1 ÜBERSETZER. Compilerbau 1

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1 1 ÜBERSETZER 1 A.V.Aho, J.D.Ullmann: Principles of Compiler Design, Addison Wesley (1977) J.Amsterdam: Building a computer in Software, BYTE (Okt. 1985) Programming Project: A SIMPL Compiler, BYTE (Dez. 1985) P.J.Brown: Writing interactive Compilers and Interpreters, Wiley (1981) A.J.T.Davie, R.Morrison: Recursive Descent Compiling, Ellis Norwood (1981) E.E.Doberkat, D.Fox: Praktischer Übersetzerbau, Teubner (1990) Literatur 2

2 Literatur R. Hunter: Compilers, Wiley (1986) B.Klöppel, M.Paul, J.Rauch, J.Ruhland: Compilerbau, Vogel (1991) J.P.Trembley, P.G.Sorenson: The theory and practise of compiler writing, McGraw Hill (1985) W.M.Waite, G.Goos: Compiler Construction, Springer (1984) N.Wirth: Compilerbau, Teubner (1981) H.Zima: Compilerbau I/II, Bibl. Institut (1982) 3 Übersetzen Quell- Text Umsetzung Ziel- Text Sinnerhaltend Formerhaltend 4

3 Sinnerhaltende Übersetzungen Verständigung zwischen zwei verschiedenen Sprachen Programminterpretation Programmkompilierung Umsetzung auf ein anderes Medium 5 Fornerhaltende Übersetzungen Datenformatierung Datenübertragung : Protokoll Datenübertragung : Fehlerkorrektur Datensicherung : Komprimierung Datensicherung : Verschlüsselung 6

4 Syntax / Grammatik Aufbau von korrekten Sätzen nach den Regeln der Grammatik Analyse von Sätzen auf korrekten Aufbau Semantik Sinn-Erschließung aus dem Aufbau des Satzes 7 FRONT-end: Analyse Input-orientiert BACK-end Synthese Output-orientiert Compileraufbau C O M P I L E R Quelltext Analyseteil Zwischencode Syntheseteil Zieltext 8

5 Analyse Lexikalische Analyse Char-Folge in eine Token- Folge umwandeln Syntaktische Analyse Rekonstruktion der Token- Folge aus der Grammatik Semantische Analyse Kontrolle der Nebenabreden Char- Fluß SCANNER Token- Fluß PARSER Parse- Baum TYPE-CHECKER Zwischen- Code 9 Synthese Pseudocode Erzeugung Zwischencode in maschinenähnliche Sprache wandeln Optimierung Verbesserung des Platz- und Zeitbedarfs Code Erzeugung Wandlung in die Zielsprache Zwischen- Code PRECODER Pseudo- Code OPTIMIZER optimized- Code CODER Ziel- Code 10

6 Ein Puzzlespiel S M T Deutet an, daß eine Maschine mit der Sprache M die Sprache S in die Sprache T übersetzt. Diese Bausteine können zu komplexeren Übersetzern zusammengesetzt werden. S M T T M U... S T M M N N S M U S N T 11 Beispiel 1 : eine Zuweisung Quelltext: Position := Start + Geschwindigkeit * 60; (* Position nach 1 min.*) Zwischenrepräsentation: Zuweisung POSITION Addition START Multiplikation GESCHWINDIGKEIT 60 Zieltext : PUSH PUSH PUSHC 60 TIMES PLUS POP Start Geschwindigkeit Position 12

7 Quell - Textfile Quelltext: Position := Start + Geschwindigkeit * 60; (* Position nach 1 min.*) Textfile: P O S I T I O N : = S T A R T + G E S C H W I N D I G K E I T * 6 0 ; ( * P O S I T I O N N A C H 1 M I N * ) 13 Scanner Char-Fluß zum Tokenfluß Char-Folge Typ Token POSITION Bezeichner id1 := Zuweisung zuw START Bezeichner id2 + Addition add GESCHWINDIGKEIT Bezeichner id3 * Multiplikation mul 60 Zahlkonstante 60 Leerzeichen und Kommentare werden eliminiert 14

8 Symboltabelle Die Symboltabelle speichert Information zu den Bezeichnern, die der Compiler später benötigt. Nr. dekl. Name Typ VAR... 1 J Position real J 2 J Start real J 3 J Geschwindigkeit real J 15 Syntax Zuweisung ::= Id zuw Ter Ter ::= Ter mul Ter Ter add Ter Num Id 16

9 Parser 1. Strukturbaum Zuweisung Id zuw Ter id1 Ter add Ter Id Ter mul Ter id2 Id Num id Strukturbaum Zuweisung Id zuw Ter id1 Ter mul Ter Ter add Ter Num Id Id 60 id2 id3 P := S + (G * 60) P := (S + G) * Type Checker Semantische Analyse durch Typprüfung. * bzw + erfordern auf beiden Seiten Zahlen desselben Typs Geschwindigkeit und 60 haben nicht denselben Typ 60 muß in Real umgewandelt werden 60 wird ersetzt durch: IntToReal 60 18

10 Zwischenrepräsentation := id1 + id2 * id3 IntToReal 60 := id1 + id2 * id3 IntToReal Precoder Umsetzen in eine maschinenähnliche Sprache ohne Adressenfestlegung tmp1 := IntToReal 60 tmp2 := MUL id3 tmp1 tmp3 := ADD id2 tmp2 id1 := tmp3 20

11 Optimizer Berechnungen schon zu Compilezeit IntToReal 60 = 60.0 Wiederverwendung frei gewordener Register (tmp...) und Speicherplätze tmp := IntToReal 60 tmp := MUL id3 tmp tmp := ADD id2 tmp id1 := tmp Wiederverwendung von Zwischenergebnissen durch Speicherung 21 Coder Code-Erzeugung für die Zielmaschine Festlegung der Speicheradressen Festlegung der Register Festlegung der Elemantaroperationen MOV id3, R2 MUL #60.0, R2 MOV id2, R1 ADD R2, R1 MOV R1, id1 22

12 Beispiel 2 : Termberechnung Quelltext: * (* 2 konstante Terme*) Zwischenrepräsentation: Postfix-Notation (UPN : umgekehrte polnische Notation) 379* +6- und bzw Zieltext : Berechnung auf einer Stack-Maschine PUSHC 3 PUSHC 9 PUSHC 9 PUSHC 7 PUSHC 5 PUSHC 5 PUSHC 9 PUSHC 3 MINUS TIMES MINUS PUSHC 3 PLUS MINUS MINUS PUSHC 6 MINUS 23 Term-Grammatik Ter ::= Ter Infix Ter Num Infix ::= + - * / ^ Num ::= Digit Digit Num Digit ::=

13 Auswertung von Num Beim ersten Digit ist der Wert von Num der Wert des Digit. Bei jedem folgenden Digit multipliziere den momentanen Wert von Num mit 10 und addiere das gelesene Digit zum Wert von Num. 25 Daten-Stack und Op-Stack Lies die erste Zahl (Num) und lege ihren Wert auf den Datenstack Wenn ein Symbol (Infix) gelesen wird, lege es auf den Op-Stack Wenn eine Zahl (Num), lege ihren Wert auf den Datenstack, führe die Operation auf dem Op-Stack aus und lösche sie vom Op-Stack. Das Ergebnis steht auf dem Datenstack. 26

14 A) 3 + 7*9-6 gelesen Datenstack OpStack * 10 * 3+7* * * * falsche Interpretation!!! 27 B) gelesen Datenstack OpStack grundsätzliche Arbeitsrichtung von links nach rechts 28