НОУ ИНТУИТ | Разработка компиляторов. Лекция 3: Основы компиляторов

Учитесь и получайте официальные документы БЕСПЛАТНО. Вы можете поддержать наш проект.

Регистрация Вход

Твой путь к знаниям!

Опубликован: 23.07.2006 | Уровень: специалист | Доступ: платный

|

Вам нравится? Нравится 26 студентам

| Поделиться |

Поддержать программу

Методики создания компилятора

Написание компилятора может потребоваться в самых разнообразных условиях - для различных языков, целевых платформ, с различными требованиями к работе компилятора и т.д. Например, одна из типичных проблем написания компилятора связана с тем, что на целевой платформе могут отсутствовать подходящие средства для разработки. Именно так обычно обстоят дела при создании новой компьютерной архитектуры: на начальном этапе жизни компьютера системные программисты не имеют никаких средств разработки, кроме системы команд самого компьютера (на этом этапе даже ассемблер может отсутствовать). Бывают и такие случаи, когда компилятор создается для еще не существующей целевой платформы.

Таким образом, цели и условия написания компиляторов могут очень сильно варьироваться от одного проекта к другому. Поэтому существует целый ряд методик разработки компиляторов; мы остановимся на наиболее распространенных из них:

прямой, в котором целевым языком и языком реализации является язык ассемблера
метод раскрутки
использование кросс-трансляторов
использование виртуальных машин
компиляция "на лету"

Метод раскрутки

Компилятор - это весьма большая и сложная программа; на написание и отладку компилятора на языке ассемблера можно истратить слишком много времени. Для того, чтобы как-то справиться с этой проблемой, был придуман метод раскрутки, суть которого заключается в следующем.

Пусть есть компилятор $K_{A} : P \to A$ , где P - некоторый язык более высокого уровня, чем язык ассемблера. Тогда напишем $K_{P} : L \to A$ , а затем применим компилятор $K_{A}$ к компилятору $K_{P}$ , т.е. получим $K_{A}=K_{A}(K_{P}): L \to A$ . Такая схема проиллюстрирована с помощью Т-диаграмм на слайде и называется раскруткой ( bootstrapping^{2Название метода раскрутки произошло от фразы "to pull oneself up by one's bootstrap", т.е. "вытянуть себя за шнурки", аналогично легендарному методу барона Мюнхгаузена} ); компилятор $K_{P}$ как бы "раскручивается" с помощью компилятора $K_{A}$ .

Описанная схема может быть использована при написании компилятора некоторого языка на нем самом. Пусть у нас есть компилятор некоторого подмножества S языка L в язык A, написанный на языке A, $K_{A} : S \to A$ . Тогда мы можем написать $K_{L} : L \to A$ и получим новый компилятор $K_{A} = K_{A}(K_{L})$ . Мы используем это подмножество S для того, чтобы написать компилятор языка L в язык A, $K_{S} : L \to A$ . Если теперь мы применим компилятор $K_{A}$ к программе $K_{S}$ , то получим $K_{A}=K_{A}(K_{S}): L \to A$

Впервые такая схема была применена в 1960 году при реализации языка Neliac. В 1971 году Вирт написал с использованием раскрутки транслятор языка Pascal, причем самый первый компилятор был оттранслирован вручную. Количество шагов раскрутки было больше 1, т.е. была построена последовательность языков $S_1 \subset S_2 \subset ...S_n = L$ и построена последовательность компиляторов: $K_{A}: S_{1} \to A, K_{A}^{1}=K_{A}(K_{S1}: S_{2} \to A), ..$ .

Раскрутку можно использовать и в следующей ситуации. Пусть у нас есть недостаточно эффективный компилятор $K_{A} : L \to A$ . Можно написать более эффективный компилятор $K_{L} : L \to A$ , а затем применить раскрутку.

Кросс-транслятор

Пусть у нас есть два компьютера: компьютер M с языком ассемблера A и компьютер $M_{1}$ с языком ассемблера $A_{1}$ . Кроме того, предположим, что имеется компилятор $K_{A1} : P \to A_{1}$ , а сам компьютер M по каким-то причинам не доступен либо пока еще не существует компилятор $K_{A} : P \to A$ . Нас интересует компилятор $K_{A} : L \to A$ . В такой ситуации мы можем использовать $M_{1}$ в качестве инструментальной машины и написать компилятор $K_{P} : L \to A$ , который принято называть кросс-транслятором (cross-compiler) . Как только машина M станет доступной, мы сможем перенести $K_{P}$ на M и "раскрутить" его с помощью $K_{A}$ . Понятно, что это решение достаточно трудоемко, поскольку могут возникнуть проблемы при переносе, например, из-за различий операционных систем.

Под переносимой (portable) программой понимается программа, которая может без перетрансляции выполняться на нескольких (по меньшей мере, на двух) платформах. В связи с этим возникает вопрос о переносимости объектных программ, создаваемых компилятором. Компиляторы, созданные по методикам, рассмотренным выше, порождают непереносимые (non-portable) объектные программы. Поскольку компилятор, в конечном итоге, является программой, то мы можем говорить и о переносимых компиляторах. Одним из способов получения переносимых объектных программ является генерация объектной программы на языке более высокого уровня, чем язык ассемблера. Такие компиляторы иногда называют конвертерами (converter) .

Дальше >>

Разработка компиляторов

Разработка компиляторов