Etape ale compilatorului cu exemplu: proces și pași de compilare

Toate aceste faze convertesc codul sursă prin împărțirea în token-uri, crearea arborilor de analiză și optimizarea codului sursă în diferite faze.

Faza 1: Analiza lexicală

Analiza lexicală este prima fază când compilatorul scanează codul sursă. Acest proces poate fi de la stânga la dreapta, caracter cu caracter, și grupează aceste personaje în jetoane.
Aici, fluxul de caractere din programul sursă este grupat în secvențe semnificative prin identificarea jetoanelor. Acesta face introducerea biletelor corespunzătoare în tabelul cu simboluri și trece acel jeton în faza următoare.
Funcțiile principale ale acestei faze sunt:

• Identificați unitățile lexicale dintr-un cod sursă
• Clasificați unitățile lexicale în clase precum constante, cuvinte rezervate și introduceți-le în tabele diferite. Va ignora comentariile din programul sursă
• Identificați simbolul care nu face parte din limbaj

Exemplu:
x = y + 10

indicativele

X	identificator
=	Operator de misiune
Y	identificator
+	Operator de adaos
10	Număr

Faza 2: Analiza sintaxei

Analiza sintaxei se referă la descoperirea structurii în cod. Acesta determină dacă un text urmează sau nu formatul așteptat. Scopul principal al acestei faze este de a vă asigura că codul sursă a fost scris de programator este corect sau nu.
Analiza de sintaxă se bazează pe regulile bazate pe limbajul de programare specific prin construirea arborelui de analiză cu ajutorul token-urilor. De asemenea, determină structura limbii sursă și gramatica sau sintaxa limbii.
Iată o listă a sarcinilor efectuate în această fază:

• Obțineți jetoane de la analizatorul lexical
• Verifică dacă expresia este corectă din punct de vedere sintactic sau nu
• Raportați toate erorile de sintaxă
• Construiți o structură ierarhică care este cunoscută sub numele de arbore de analiză

Exemplu

Orice identificator/număr este o expresie
Dacă x este un identificator și y+10 este o expresie, atunci x= y+10 este o declarație.
Luați în considerare arborele de analiză pentru următorul exemplu

(a+b)*c

În Parse Tree

• Nod interior: înregistrare cu un operator depus și două dosare pentru copii
• Frunză: înregistrări cu 2/mai multe câmpuri; unul pentru token și alte informații despre token
• Asigurați-vă că componentele programului se potrivesc în mod semnificativ
• Adună informații de tip și verifică compatibilitatea tipurilor
• Operanzii de verificare sunt permisi de limba sursă

Faza 3: Analiza semantică

Analiza semantică verifică consistența semantică a codului. Utilizează arborele de sintaxă al fazei anterioare împreună cu tabelul de simboluri pentru a verifica dacă codul sursă dat este consistent din punct de vedere semantic. De asemenea, verifică dacă codul transmite un sens adecvat.
Semantic Analyzer va verifica dacă există nepotriviri de tip, operanzi incompatibili, o funcție numită cu argumente necorespunzătoare, o variabilă nedeclarată etc.
Funcțiile fazei de analiză semantică sunt:

• Vă ajută să stocați informațiile de tip colectate și să le salvați în tabelul de simboluri sau arborele de sintaxă
• Vă permite să efectuați verificarea tipului
• În cazul nepotrivirii tipului, unde nu există reguli exacte de corectare a tipului care să satisfacă operația dorită, este afișată o eroare semantică
• Colectează informații despre tip și verifică compatibilitatea tipului
• Verifică dacă limba sursă permite operanzii sau nu

Exemplu

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

În codul de mai sus, analizorul semantic va introduce numărul întreg 30 la 30.0 înainte de multiplicare.

Faza 4: Generarea de cod intermediar

Odată ce faza de analiză semantică a terminat compilatorul, generează codul intermediar pentru mașina țintă. Reprezintă un program pentru o mașină abstractă.
Codul intermediar este între limbajul de nivel înalt și cel de mașină. Acest cod intermediar trebuie generat în așa fel încât să fie ușor de tradus în codul mașină țintă.
Funcții la generarea codului intermediar:

• Ar trebui să fie generat din reprezentarea semantică a programului sursă
• Deține valorile calculate în timpul procesului de traducere
• Vă ajută să traduceți codul intermediar în limba țintă
• Vă permite să păstrați ordinea de prioritate a limbii sursă
• Acesta conține numărul corect de operanzi ai instrucțiunii

Exemplu

De exemplu,

total = count + rate * 5

Codul intermediar cu ajutorul metodei codului de adresă este:

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

Faza 5: Optimizarea codului

Următoarea fază este optimizarea codului sau codul intermediar. Această fază elimină linia de cod inutilă și aranjează secvența de instrucțiuni pentru a accelera execuția programului fără a pierde resurse. Scopul principal al acestei faze este de a îmbunătăți codul intermediar pentru a genera un cod care rulează mai repede și ocupă mai puțin spațiu.
Funcțiile principale ale acestei faze sunt:

• Vă ajută să stabiliți un compromis între viteza de execuție și cea de compilare
• Îmbunătățește timpul de rulare al programului țintă
• Generează cod simplificat încă în reprezentare intermediară
• Eliminarea codului inaccesibil și eliminarea variabilelor neutilizate
• Eliminarea instrucțiunilor care nu sunt modificate din buclă

Exemplu:
Luați în considerare următorul cod

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

Poate deveni

b =c * 10.0
f = e+b

Faza 6: Generarea codului

Generarea codului este ultima și ultima fază a unui compilator. Acesta primește intrări din fazele de optimizare a codului și, ca rezultat, produce codul paginii sau codul obiect. Obiectivul acestei faze este alocarea de stocare și generarea codului de mașină relocabil.
De asemenea, alocă locații de memorie pentru variabilă. Instrucțiunile din codul intermediar sunt convertite în instrucțiuni de mașină. Această fază acoperă codul de optimizare sau intermediar în limba țintă.
Limba țintă este codul mașinii. Prin urmare, toate locațiile și registrele de memorie sunt, de asemenea, selectate și alocate în această fază. Codul generat de această fază este executat pentru a prelua intrări și a genera ieșirile așteptate.

Exemplu

a = b + 60.0
Ar putea fi tradus în registre.

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

Managementul tabelului de simboluri

Un tabel de simboluri conține o înregistrare pentru fiecare identificator cu câmpuri pentru atributele identificatorului. Această componentă face mai ușor pentru compilator să caute înregistrarea de identificare și să o recupereze rapid. Tabelul de simboluri vă ajută și pentru gestionarea domeniului. Tabelul de simboluri și gestionarea erorilor interacționează cu toate fazele și tabelul de simboluri se actualizează în mod corespunzător.

Rutina de gestionare a erorilor

În procesul de proiectare al compilatorului, pot apărea erori în toate fazele de mai jos:

• Analizor lexical: jetoane scrise greșit
• Analizor de sintaxă: lipsește paranteza
• Generator de cod intermediar: operanzi nepotriviți pentru un operator
• Optimizator de cod: când declarația nu este accesibilă
• Cod Generator: Când memoria este plină sau nu sunt alocate registre adecvate
• Tabelele cu simboluri: Eroare a mai multor identificatori declarati

Cele mai frecvente erori sunt secvența de caractere nevalidă în scanare, secvențele de simbol invalide în tip, eroarea domeniului și analizarea în analiza semantică.
Eroarea poate fi întâlnită în oricare dintre fazele de mai sus. După găsirea erorilor, faza trebuie să se ocupe de erori pentru a continua cu procesul de compilare. Aceste erori trebuie raportate operatorului de eroare care se ocupă de eroare pentru a efectua procesul de compilare. În general, erorile sunt raportate sub formă de mesaj.

Rezumat

• Compilatorul operează în diferite faze, fiecare fază transformă programul sursă de la o reprezentare la alta
• Şase faze ale proiectarea compilatorului sunt 1) Analiză lexicală 2) Analiză sintaxă 3) Analiză semantică 4) Generator de cod intermediar 5) Optimizator de cod 6) Cod Generator
• Analiza lexicală este prima fază când compilatorul scanează codul sursă
• Analiza sintaxei se referă la descoperirea structurii în text
• Analiza semantică verifică consistența semantică a codului
• Odată ce faza de analiză semantică a trecut de compilator, generați codul intermediar pentru mașina țintă
• Faza de optimizare a codului elimină linia de cod inutilă și aranjează secvența de instrucțiuni
• Faza de generare a codului primește intrări din faza de optimizare a codului și, ca rezultat, produce codul paginii sau codul obiect
• Un tabel de simboluri conține o înregistrare pentru fiecare identificator cu câmpuri pentru atributele identificatorului
• Rutina de gestionare a erorilor gestionează erorile și rapoartele în mai multe faze