Faser av kompilator med eksempel: kompileringsprosess og trinn

Alle disse fasene konverterer kildekoden ved å dele inn i tokens, lage parse-trær og optimalisere kildekoden etter forskjellige faser.

Fase 1: Leksikalsk analyse

Leksikalsk analyse er den første fasen når kompilatoren skanner kildekoden. Denne prosessen kan venstre til høyre, tegn for tegn, og gruppere disse tegnene i tokens.
Her er tegnstrømmen fra kildeprogrammet gruppert i meningsfulle sekvenser ved å identifisere tokens. Den legger inn de korresponderende billettene i symboltabellen og sender den token til neste fase.
Hovedfunksjonene til denne fasen er:

• Identifiser de leksikale enhetene i en kildekode
• Klassifiser leksikalske enheter i klasser som konstanter, reserverte ord, og skriv dem inn i forskjellige tabeller. Det vil ignorere kommentarer i kildeprogrammet
• Identifiser token som ikke er en del av språket

Eksempel:
x = y + 10

tokens

Fase 2: Syntaksanalyse

Syntaksanalyse handler om å oppdage struktur i kode. Den avgjør om en tekst følger det forventede formatet eller ikke. Hovedmålet med denne fasen er å sørge for at kildekoden som er skrevet av programmereren er riktig eller ikke.
Syntaksanalyse er basert på reglene basert på det spesifikke programmeringsspråket ved å konstruere parsetreet ved hjelp av tokens. Det bestemmer også strukturen til kildespråket og språkets grammatikk eller syntaks.
Her er en liste over oppgaver utført i denne fasen:

• Skaff tokens fra den leksikalske analysatoren
• Sjekker om uttrykket er syntaktisk korrekt eller ikke
• Rapporter alle syntaksfeil
• Konstruer en hierarkisk struktur som er kjent som et analysetre

Eksempel

Enhver identifikator/tall er et uttrykk
Hvis x er en identifikator og y+10 er et uttrykk, så er x= y+10 en setning.
Tenk på analysetre for følgende eksempel

(a+b)*c

I Parse Tree

• Innvendig node: ta opp med en operatør arkivert og to filer for barn
• Blad: poster med 2/flere felt; en for token og annen informasjon om token
• Sørg for at komponentene i programmet passer meningsfullt sammen
• Samler typeinformasjon og sjekker typekompatibilitet
• Kontrolloperander er tillatt av kildespråket

Fase 3: Semantisk analyse

Semantisk analyse sjekker den semantiske konsistensen til koden. Den bruker syntakstreet fra forrige fase sammen med symboltabellen for å bekrefte at den gitte kildekoden er semantisk konsistent. Den sjekker også om koden formidler en passende mening.
Semantic Analyzer vil se etter type-uoverensstemmelser, inkompatible operander, en funksjon kalt med uriktige argumenter, en ikke-deklarert variabel, etc.
Funksjoner av semantisk analysefase er:

• Hjelper deg med å lagre innsamlet typeinformasjon og lagre den i symboltabell eller syntakstre
• Lar deg utføre typekontroll
• I tilfelle av typemismatch, hvor det ikke er noen eksakte typekorreksjonsregler som tilfredsstiller ønsket operasjon, vises en semantisk feil
• Samler typeinformasjon og sjekker typekompatibilitet
• Sjekker om kildespråket tillater operandene eller ikke

Eksempel

float x = 20.2;
float y = x*30;

I koden ovenfor vil den semantiske analysatoren typecaste heltall 30 til å flyte 30.0 før multiplikasjon

Fase 4: Mellomkodegenerering

Når den semantiske analysefasen er over, genererer kompilatoren mellomkode for målmaskinen. Det representerer et program for en eller annen abstrakt maskin.
Mellomkode er mellom høynivå- og maskinnivåspråket. Denne mellomkoden må genereres på en slik måte at det er enkelt å oversette den til målmaskinkoden.
Funksjoner ved generering av mellomkode:

• Den skal genereres fra den semantiske representasjonen av kildeprogrammet
• Holder verdiene som er beregnet under oversettelsesprosessen
• Hjelper deg med å oversette mellomkoden til målspråket
• Lar deg opprettholde forrangsrekkefølge for kildespråket
• Den inneholder riktig antall operander av instruksjonen

Eksempel

For eksempel,

total = count + rate * 5

Mellomkode ved hjelp av adressekodemetoden er:

 
t1 := int_to_float(5) 
t2 := rate * t1 
t3 := count + t2
total := t3

Fase 5: Kodeoptimalisering

Den neste fasen av er kodeoptimalisering eller mellomkode. Denne fasen fjerner unødvendig kodelinje og ordner sekvensen av setninger for å fremskynde kjøringen av programmet uten å sløse med ressurser. Hovedmålet med denne fasen er å forbedre mellomkoden for å generere en kode som kjører raskere og tar mindre plass.
Hovedfunksjonene til denne fasen er:

• Det hjelper deg å etablere en avveining mellom utførelse og kompileringshastighet
• Forbedrer kjøretiden til målprogrammet
• Genererer strømlinjeformet kode fortsatt i mellomrepresentasjon
• Fjerne uoppnåelig kode og kvitte seg med ubrukte variabler
• Fjerner utsagn som ikke er endret fra loopen

Eksempel:
Tenk på følgende kode

a = intofloat(10)
b = c * a
d = e + b
f = d

kan bli

b =c * 10.0
f = e+b

Fase 6: Kodegenerering

Kodegenerering er den siste og siste fasen av en kompilator. Den får input fra kodeoptimaliseringsfasene og produserer sidekoden eller objektkoden som et resultat. Målet med denne fasen er å allokere lagring og generere flyttbar maskinkode.
Den tildeler også minneplasseringer for variabelen. Instruksjonene i mellomkoden konverteres til maskininstruksjoner. Denne fasen skjuler optimaliserings- eller mellomkoden til målspråket.
Målspråket er maskinkoden. Derfor blir også alle minneplasseringer og registre valgt og tildelt i denne fasen. Koden som genereres av denne fasen, utføres for å ta innganger og generere forventede utganger.

Eksempel

a = b + 60.0
Vil muligens bli oversatt til registre.

MOVF a, R1
MULF #60.0, R2
ADDF R1, R2

Symboltabellbehandling

En symboltabell inneholder en post for hver identifikator med felt for attributtene til identifikatoren. Denne komponenten gjør det lettere for kompilatoren å søke i identifikatorposten og hente den raskt. Symboltabellen hjelper deg også for omfangsstyringen. Symboltabellen og feilbehandleren samhandler med alle fasene og symboltabelloppdateringen tilsvarende.

Feilhåndteringsrutine

I kompilatorens designprosess kan det oppstå feil i alle de nedenfor gitte fasene:

• Leksikalsk analysator: Feilstavede tokens
• Syntaksanalysator: Manglende parentes
• Mellomkodegenerator: Mismatchede operander for en operatør
• Code Optimizer: Når setningen ikke er tilgjengelig
• Kode Generator: Når minnet er fullt eller riktige registre ikke tildeles
• Symboltabeller: Feil ved flere deklarerte identifikatorer

De vanligste feilene er ugyldig tegnsekvens i skanning, ugyldige tokensekvenser i type, omfangsfeil og parsing i semantisk analyse.
Feilen kan oppstå i hvilken som helst av fasene ovenfor. Etter å ha funnet feil, må fasen håndtere feilene for å fortsette med kompileringsprosessen. Disse feilene må rapporteres til feilbehandleren som håndterer feilen for å utføre kompileringsprosessen. Vanligvis rapporteres feilene i form av meldinger.

Sammendrag

• Kompileren opererer i forskjellige faser, hver fase transformerer kildeprogrammet fra en representasjon til en annen
• Seks faser av kompilatordesign er 1) Leksikal analyse 2) Syntaksanalyse 3) Semantisk analyse 4) Mellomkodegenerator 5) Kodeoptimalisering 6) Kode Generator
• Leksikalsk analyse er den første fasen når kompilatoren skanner kildekoden
• Syntaksanalyse handler om å oppdage struktur i tekst
• Semantisk analyse sjekker den semantiske konsistensen til koden
• Når den semantiske analysefasen er over kompilatoren, generer mellomkode for målmaskinen
• Kodeoptimaliseringsfasen fjerner unødvendig kodelinje og ordner sekvensen av utsagn
• Kodegenereringsfasen får inndata fra kodeoptimeringsfasen og produserer sidekoden eller objektkoden som et resultat
• En symboltabell inneholder en post for hver identifikator med felt for attributtene til identifikatoren
• Feilhåndteringsrutine håndterer feil og rapporter i mange faser