• Alamat. Peranti berfungsi yang menukar alamat maya kepada alamat sebenar.
• Dialog. Menyediakan penggunaan bahasa pengaturcaraan dalam mod perkongsian masa.
• Berbilang pas. Membentuk modul objek atas beberapa paparan program sumber.
• belakang. Sama seperti penerjemah. Lihat juga: decompiler, disassembler.
• Pas tunggal. Membentuk modul objek dalam satu paparan berurutan program sumber.
• Mengoptimumkan. Melakukan pengoptimuman kod dalam modul objek yang dijana.
• Berorientasikan sintaksis (didorong secara sintaksis). Menerima sebagai input penerangan tentang sintaks dan semantik bahasa dan teks dalam bahasa yang diterangkan, yang diterjemahkan mengikut huraian yang diberikan.
• Ujian. Satu set arahan makro bahasa himpunan yang membolehkan anda menetapkan pelbagai prosedur penyahpepijatan dalam program yang ditulis dalam bahasa himpunan.

Tujuan penyiaran- menukar teks dari satu bahasa ke bahasa lain, yang boleh difahami oleh penerima teks. Dalam kes program penterjemah, penerima ialah peranti teknikal (pemproses) atau program penterjemah.

Bahasa pemproses (kod mesin) biasanya peringkat rendah. Terdapat platform yang menggunakan bahasa mesin tahap tinggi(contohnya, iAPX-432), tetapi ia adalah pengecualian kepada peraturan kerana kerumitan dan kos yang tinggi. Penterjemah yang menukar atur cara kepada bahasa mesin yang diterima dan dilaksanakan secara langsung oleh pemproses dipanggil penyusun.

Proses penyusunan biasanya terdiri daripada beberapa peringkat: analisis leksikal, sintaksis dan semantik (analisis Semantik Inggeris), penjanaan kod perantaraan, pengoptimuman dan penjanaan kod mesin yang terhasil. Di samping itu, program biasanya bergantung pada perkhidmatan yang disediakan oleh sistem pengendalian dan perpustakaan pihak ketiga (contohnya, fail I/O atau antara muka grafik), dan kod mesin program mesti dikaitkan dengan perkhidmatan ini. Memautkan dengan perpustakaan statik dilakukan oleh pemaut atau pemaut (yang boleh menjadi atur cara yang berasingan atau sebahagian daripada pengkompil), manakala pemautan dengan sistem pengendalian dan perpustakaan dinamik dilakukan apabila pemuat mula melaksanakan atur cara.

Kelebihan pengkompil: program disusun sekali dan tiada transformasi tambahan diperlukan setiap kali ia dilaksanakan. Sehubungan itu, pengkompil tidak diperlukan pada mesin sasaran yang mana program disusun. Kelemahan: Langkah kompilasi yang berasingan melambatkan penulisan dan penyahpepijatan dan menyukarkan untuk menjalankan program kecil, ringkas atau sekali sahaja.

Kaedah pelaksanaan lain ialah apabila program dilaksanakan menggunakan jurubahasa tiada siaran langsung. Perisian penterjemah memodelkan mesin yang kitaran pengambilan-eksekusinya beroperasi pada arahan dalam bahasa peringkat tinggi, bukannya pada arahan mesin. ini pemodelan perisian mencipta mesin maya, yang melaksanakan bahasa. Pendekatan ini dipanggil tafsiran tulen. Tafsiran tulen biasanya digunakan untuk bahasa dengan struktur mudah (contohnya, APL atau Lisp). Jurubahasa baris arahan perintah proses dalam skrip dalam UNIX atau dalam fail kelompok (.bat) dalam MS-DOS, juga biasanya dalam mod tafsiran tulen.

Kelebihan jurubahasa tulen: ketiadaan tindakan perantaraan untuk terjemahan memudahkan pelaksanaan jurubahasa dan menjadikannya lebih mudah untuk digunakan, termasuk dalam mod dialog. Kelemahannya ialah jurubahasa mesti hadir pada mesin sasaran di mana program itu akan dilaksanakan.

Terdapat kompromi antara kompilasi dan tafsiran tulen dalam pelaksanaan bahasa pengaturcaraan, apabila jurubahasa, sebelum melaksanakan program, menterjemahkannya ke dalam bahasa perantaraan (contohnya, ke dalam bytecode atau p-code), lebih mudah untuk tafsiran (iaitu, kita bercakap tentang jurubahasa dengan penterjemah terbina dalam) . Kaedah ini dipanggil pelaksanaan bercampur. Contoh pelaksanaan bahasa campuran ialah Perl. Pendekatan ini menggabungkan kedua-dua kelebihan penyusun dan jurubahasa ( kelajuan tinggi pelaksanaan dan kemudahan penggunaan) dan keburukan (terjemahan dan penyimpanan program dalam bahasa perantaraan memerlukan sumber tambahan; jurubahasa mesti disediakan untuk melaksanakan program pada mesin sasaran). Juga, seperti dalam kes pengkompil, pelaksanaan bercampur memerlukan kod sumber bebas daripada ralat (leksikal, sintaksis dan semantik) sebelum pelaksanaan.

Siarkan Dan tafsiran - proses yang berbeza: Penterjemahan memperkatakan penterjemahan program dari satu bahasa ke bahasa lain, manakala pentafsiran bertanggungjawab untuk pelaksanaan program. Walau bagaimanapun, kerana tujuan terjemahan biasanya untuk menyediakan program untuk tafsiran, proses ini biasanya dipertimbangkan bersama. Sebagai contoh, bahasa pengaturcaraan sering dicirikan sebagai "disusun" atau "ditafsirkan", bergantung pada sama ada kompilasi atau tafsiran mendominasi penggunaan bahasa tersebut. Selain itu, hampir semua bahasa pengaturcaraan peringkat rendah dan generasi ketiga, seperti pemasangan, C atau Modula-2, disusun, manakala bahasa peringkat tinggi, seperti Python atau SQL, ditafsirkan.

Sebaliknya, terdapat interpenetrasi proses terjemahan dan tafsiran: jurubahasa boleh menyusun (termasuk kompilasi dinamik), dan penterjemah mungkin memerlukan tafsiran untuk pembinaan pengaturcaraan meta (contohnya, untuk makro dalam bahasa himpunan, kompilasi bersyarat dalam C, atau untuk templat dalam C++).

Selain itu, bahasa pengaturcaraan yang sama boleh diterjemahkan dan ditafsirkan, dan dalam kedua-dua kes mesti ada peringkat biasa analisis dan pengiktirafan konstruk dan arahan bahasa sumber. Ini terpakai kepada kedua-dua perisian dan pelaksanaan perkakasan - contohnya, pemproses keluarga x86, sebelum melaksanakan arahan bahasa mesin, melaksanakan penyahkodannya, menyerlahkan dalam opcode medan operan (daftar, alamat memori, nilai segera), kedalaman bit, dsb. ., dan dalam Pemproses Pentium dengan seni bina NetBurst, kod mesin biasanya diterjemahkan ke dalam urutan operasi mikro sebelum disimpan dalam cache dalaman.

BAHAGIAN 7. Terjemahan, penyusunan dan tafsiran

Program ialah urutan arahan yang direka bentuk untuk dilaksanakan oleh komputer. Pada masa ini, program diformatkan sebagai teks, yang ditulis ke fail. Teks ini adalah hasil daripada aktiviti pengaturcara dan, walaupun spesifik bahasa formal, kekal program untuk seorang pengaturcara.

Proses mencipta program melibatkan beberapa peringkat. Peringkat reka bentuk program diikuti dengan peringkat pengaturcaraan. Pada peringkat ini program ditulis. Bagi pengaturcara, teks ini lebih mudah difahami daripada kod binari kerana pelbagai mnemonik dan nama mengandungi maklumat tambahan.

Fail sumber program (juga dipanggil modul sumber) diproses penterjemah , yang menterjemahkan atur cara daripada bahasa pengaturcaraan kepada urutan kod yang boleh dibaca mesin.

Penterjemah - program atau cara teknikal, mempersembahkan penyiaran program tersebut. Program mesin yang menterjemah dari satu bahasa ke bahasa lain dan, khususnya, dari satu bahasa pengaturcaraan ke bahasa lain. Program pemprosesan yang direka untuk mengubah atur cara sumber kepada modul objek.

Penterjemah biasanya juga mendiagnosis ralat, mencipta kamus pengecam, menghasilkan teks program untuk pencetakan, dsb.

Siaran program - transformasi program yang dibentangkan dalam salah satu bahasa pengaturcaraan kepada program dalam bahasa lain dan, dalam erti kata tertentu, bersamaan dengan yang pertama.

Bahasa di mana program input dibentangkan dipanggil bahasa asal, dan program itu sendiri - kod sumber. Bahasa keluaran dipanggil Bahasa sasaran atau kod objek.

Jenis-jenis penterjemah

Penterjemah terbahagi kepada:

· Alamat. Peranti berfungsi yang menukar alamat maya Alamat maya) ke alamat sebenar (Bahasa Inggeris) Alamat ingatan).

· Dialog. Menyediakan penggunaan bahasa pengaturcaraan dalam mod perkongsian masa.

· Berbilang pas. Membentuk modul objek atas beberapa paparan program sumber.

· belakang. Sama seperti penerjemah. Lihat juga: decompiler, disassembler.

· Pas tunggal. Membentuk modul objek dalam satu paparan berurutan program sumber.

· Mengoptimumkan. Melakukan pengoptimuman kod dalam modul objek yang dijana.

· Berorientasikan sintaksis (didorong sintaksis). Menerima sebagai input penerangan tentang sintaks dan semantik bahasa dan teks dalam bahasa yang diterangkan, yang diterjemahkan mengikut huraian yang diberikan.

· Ujian. Satu set arahan makro bahasa himpunan yang membolehkan anda menetapkan pelbagai prosedur penyahpepijatan dalam program yang ditulis dalam bahasa himpunan.

Penterjemah dilaksanakan dalam bentuk penyusun atau jurubahasa . Dari segi melakukan kerja, penyusun dan jurubahasa adalah jauh berbeza.

Penyusun(Bahasa Inggeris) penyusun- pengkompil, pengumpul) - penterjemah yang mengubah atur cara yang disusun dalam bahasa asal, ke dalam modul objek. Program yang menterjemah teks atur cara dalam bahasa peringkat tinggi ke dalam atur cara bahasa mesin yang setara.

· Program yang direka untuk menterjemah bahasa peringkat tinggi kepada kod mutlak atau, kadangkala, ke dalam bahasa himpunan. Maklumat input kepada pengkompil (kod sumber) ialah perihalan algoritma atau program dalam bahasa berorientasikan masalah, dan output pengkompil ialah perihalan setara bagi algoritma dalam bahasa berorientasikan mesin (kod objek).

Kompilasi-terjemahan atur cara yang ditulis dalam bahasa sumber ke dalam modul objek. Dilaksanakan oleh penyusun.

Susun - menterjemah program mesin daripada bahasa berorientasikan masalah kepada bahasa berorientasikan mesin.

Pengkompil membaca keseluruhan program sepenuhnya, menterjemahnya dan mencipta versi lengkap program dalam bahasa mesin, yang kemudiannya dilaksanakan.

Jurubahasa(Bahasa Inggeris) jurubahasa- jurubahasa, jurubahasa) menterjemah dan melaksanakan program baris demi baris. Jurubahasa mengambil operator bahasa seterusnya daripada teks program, menganalisis strukturnya dan kemudian melaksanakannya dengan serta-merta (biasanya selepas analisis, operator diterjemahkan ke dalam beberapa perwakilan perantaraan atau bahkan kod mesin untuk pelaksanaan selanjutnya yang lebih cekap). Hanya selepas penyataan semasa berjaya dilaksanakan, jurubahasa akan beralih ke yang seterusnya. Selain itu, jika pengendali yang sama dilaksanakan dalam program berkali-kali, jurubahasa akan melaksanakannya seolah-olah ia ditemui buat kali pertama. Akibatnya, program yang memerlukan jumlah pengiraan yang banyak akan berjalan dengan perlahan. Di samping itu, untuk menjalankan program pada komputer lain, juga mesti ada jurubahasa - lagipun, tanpa itu, teks hanyalah satu set aksara.

Dalam cara lain, kita boleh mengatakan bahawa penterjemah mensimulasikan mesin maya pengkomputeran tertentu untuknya arahan asas Bukan perintah pemproses asas yang berfungsi, tetapi pengendali bahasa pengaturcaraan.

Perbezaan antara kompilasi dan tafsiran.

1. Setelah program disusun, program sumber mahupun pengkompil tidak diperlukan lagi. Pada masa yang sama, program yang diproses oleh jurubahasa mesti sekali lagi pemindahan ke dalam bahasa mesin setiap kali program dilancarkan.

2. Program yang disusun berjalan lebih pantas, tetapi yang ditafsirkan lebih mudah untuk diperbaiki dan diubah.

3. Setiap bahasa tertentu berorientasikan sama ada ke arah kompilasi atau tafsiran - bergantung pada tujuan ia dicipta. Sebagai contoh, Pascal biasanya digunakan untuk menyelesaikan masalah yang agak kompleks di mana kelajuan program adalah penting. Oleh itu, bahasa ini biasanya dilaksanakan menggunakan penyusun.

Di sebelah sana, ASAS telah dicipta sebagai bahasa untuk pengaturcara baru, yang pelaksanaan program baris demi baris mempunyai kelebihan yang tidak dapat dinafikan.

Hampir semua bahasa pengaturcaraan peringkat rendah dan generasi ketiga, seperti pemasangan, C, atau Modula-2, disusun, manakala bahasa peringkat tinggi, seperti Python atau SQL, ditafsirkan.

Kadang-kadang untuk satu bahasa ada dan penyusun, dan jurubahasa. Dalam kes ini, anda boleh menggunakan penterjemah untuk membangunkan dan menguji atur cara, dan kemudian menyusun atur cara nyahpepijat untuk meningkatkan kelajuan pelaksanaannya. Terdapat interpenetrasi proses terjemahan dan tafsiran: jurubahasa boleh menyusun (termasuk kompilasi dinamik), dan penterjemah mungkin memerlukan tafsiran untuk pembinaan pengaturcaraan meta (contohnya, untuk makro dalam bahasa himpunan, kompilasi bersyarat dalam C, atau untuk templat dalam C++).

4. Terjemahan dan tafsiran adalah proses yang berbeza: terjemahan berkaitan dengan terjemahan program dari satu bahasa ke bahasa lain, dan tafsiran bertanggungjawab untuk pelaksanaan program. Walau bagaimanapun, kerana tujuan terjemahan biasanya untuk menyediakan program untuk tafsiran, proses ini biasanya dipertimbangkan bersama.

Kesimpulan: Kelemahan pengkompil adalah kepayahan menterjemah bahasa pengaturcaraan yang tertumpu pada pemprosesan data struktur kompleks, selalunya tidak diketahui terlebih dahulu atau berubah secara dinamik semasa program sedang berjalan. Kemudian anda perlu memasukkan banyak pemeriksaan tambahan ke dalam kod mesin, menganalisis ketersediaan sumber sistem pengendalian, menangkap dan melepaskannya secara dinamik, membentuknya dan memprosesnya dalam memori komputer objek kompleks, yang agak sukar untuk dilaksanakan pada tahap arahan mesin berkod keras, dan hampir mustahil untuk tugas itu.

Dengan bantuan jurubahasa, sebaliknya, adalah mungkin untuk menghentikan program pada bila-bila masa, memeriksa kandungan memori, mengatur dialog dengan pengguna, melakukan transformasi kompleks sewenang-wenangnya, dan pada masa yang sama sentiasa memantau keadaan persekitaran perisian dan perkakasan di sekeliling, dengan itu mencapai kebolehpercayaan operasi yang tinggi. Apabila melaksanakan setiap pernyataan, jurubahasa menyemak banyak ciri sistem pengendalian dan, jika perlu, memaklumkan pembangun dengan seberapa terperinci yang mungkin tentang masalah yang timbul. Di samping itu, jurubahasa sangat mudah digunakan sebagai alat untuk pembelajaran pengaturcaraan, kerana ia membolehkan anda memahami prinsip operasi mana-mana pengendali individu dalam bahasa tersebut.

Proses penyusunan terbahagi kepada beberapa peringkat:

1. Prapemproses. Program sumber diproses dengan menggantikan makro dan fail pengepala sedia ada.

2. Analisis leksikal dan sintaksis. Program ini ditukar kepada rantaian token dan kemudian menjadi perwakilan pokok dalaman.

3. Pengoptimuman global. Perwakilan dalaman program berulang kali diubah untuk mengurangkan saiz dan masa pelaksanaan program.

4. Penjanaan kod. Perwakilan dalaman ditukar kepada blok arahan pemproses, yang ditukar kepada teks pemasangan atau kod objek.

5. Perhimpunan. Jika teks pemasangan dijana, ia dipasang untuk mendapatkan kod objek.

6. Perhimpunan. Penghimpun menggabungkan beberapa fail objek ke dalam fail boleh laku atau pustaka.

Pada fasa analisis leksikal (LA) program input, yang merupakan aliran aksara, dibahagikan kepada leksem - perkataan mengikut definisi bahasa. Formalisme utama yang mendasari pelaksanaan penganalisis leksikal ialah mesin keadaan terhingga dan ungkapan biasa. Penganalisis leksikal boleh beroperasi dalam dua mod utama: sama ada sebagai subrutin yang dipanggil oleh penghurai selepas setiap token, atau sebagai pas lengkap, yang hasilnya adalah fail token. Dalam proses mengasingkan leksem, LA boleh membina jadual nama dan pemalar secara bebas, dan memberikan nilai untuk setiap leksem pada kali berikutnya ia diakses. Dalam kes ini, jadual nama dibina dalam fasa berikutnya (contohnya, semasa proses penghuraian).

Pada peringkat LA, beberapa ralat (mudah) dikesan (aksara tidak sah, rakaman nombor yang salah, pengecam, dsb.).

Mari kita lihat dengan lebih dekat peringkat analisis leksikal.

Tugas utama analisis leksikal - rehat teks input, yang terdiri daripada urutan aksara tunggal, urutan perkataan, atau leksem, i.e. pilih perkataan ini daripada urutan aksara yang berterusan. Dari sudut pandangan ini, semua aksara urutan input dibahagikan kepada aksara yang tergolong dalam beberapa leksem, dan aksara yang memisahkan leksem (pembatas). Dalam sesetengah kes, mungkin tiada pemisah antara token. Sebaliknya, dalam sesetengah bahasa, token mungkin mengandungi aksara yang tidak penting (contohnya, aksara ruang dalam Fortran). Dalam C, nilai pemisah aksara pembatas boleh disekat ("\" pada penghujung baris di dalam "...").

Biasanya, semua leksem dibahagikan kepada kelas. Contoh kelas tersebut ialah nombor (integer, oktal, perenambelasan, nyata, dll.), pengecam, rentetan. Kata kunci dan simbol tanda baca (kadangkala dipanggil aksara pembatas) diserlahkan secara berasingan. Biasanya, kata kunci ialah beberapa subset terhingga pengecam. Dalam sesetengah bahasa (contohnya, PL/1), makna leksem mungkin bergantung pada konteksnya dan adalah mustahil untuk menjalankan analisis leksikal secara berasingan daripada analisis sintaksis.

Dari sudut pandangan fasa analisis selanjutnya, penganalisis leksikal menghasilkan maklumat dua jenis: untuk penganalisis sintaksis, yang berfungsi selepas leksikal, maklumat tentang urutan kelas leksem, pembatas dan kata kunci adalah penting, dan untuk analisis kontekstual, bekerja selepas sintaksis, maklumat tentang makna khusus leksem individu (pengecam, nombor, dll.) adalah penting.

Oleh itu, skema umum operasi penganalisis leksikal adalah seperti berikut. Pertama, satu token diekstrak (mungkin menggunakan aksara pembatas). Kata kunci dikenali sama ada melalui pengekstrakan eksplisit terus daripada teks atau dengan mengekstrak pengecam dahulu dan kemudian menyemak sama ada ia tergolong dalam set kata kunci.

Jika leksem yang dipilih ialah pembatas, maka ia (lebih tepat, beberapa atributnya) dikeluarkan hasil daripada analisis leksikal. Jika leksem yang dipilih ialah kata kunci, maka atribut kata kunci yang sepadan dipaparkan. Jika token yang dipilih ialah pengecam, atribut pengecam dikeluarkan dan pengecam itu sendiri disimpan secara berasingan. Akhir sekali, jika token yang dipilih tergolong dalam mana-mana kelas token lain (contohnya, token ialah nombor, rentetan, dsb.), maka atribut kelas yang sepadan dikembalikan dan nilai token disimpan secara berasingan .

Penganalisis leksikal boleh sama ada fasa terjemahan bebas atau subrutin yang berfungsi pada prinsip "berikan token". Dalam kes pertama (Rajah 3.1, a) output penganalisis ialah fail leksem, dalam kes kedua (Rajah 3.1, b) leksem dikeluarkan setiap kali penganalisis diakses (dalam kes ini, sebagai peraturan, atribut kelas lexeme dikembalikan sebagai hasil daripada fungsi "penganalisis leksikal" dan nilai token dihantar melalui pembolehubah global). Dari segi pemprosesan nilai token, penghurai boleh sama ada hanya mengeluarkan nilai setiap token, dalam hal ini pembinaan jadual objek (pengecam, rentetan, nombor, dll.) ditangguhkan ke fasa kemudian, atau ia boleh membina jadual objek sendiri. Dalam kes ini, nilai token adalah penunjuk kepada kemasukan ke dalam jadual yang sepadan.

nasi. 3.1:

Operasi penganalisis leksikal ditentukan oleh beberapa mesin keadaan terhingga. Walau bagaimanapun, penerangan langsung mesin keadaan terhingga menyusahkan dari sudut praktikal. Oleh itu, untuk menentukan penganalisis leksikal, sebagai peraturan, sama ada ungkapan biasa atau tatabahasa tangan kanan digunakan. Ketiga-tiga formalisme (mesin keadaan terhingga, ungkapan biasa dan tatabahasa linear kanan) mempunyai kuasa ekspresif yang sama. Khususnya, menurut ekspresi biasa atau tatabahasa linear kanan, seseorang boleh membina automaton terhingga yang mengenali bahasa yang sama.

Tugas utama menghurai - analisis struktur program. Sebagai peraturan, struktur difahami sebagai pokok yang sepadan dengan penghuraian dalam tatabahasa bebas konteks bahasa. Pada masa ini, sama ada analisis LL(1) (dan variannya - keturunan rekursif), atau analisis LR(1) dan variannya (LR(0), SLR(1), LALR(1) dan lain-lain) paling kerap digunakan. . Penurunan rekursif lebih kerap digunakan apabila pengaturcaraan penghurai secara manual, LR(1) - apabila menggunakan sistem automasi untuk membina parser.

Hasil penghuraian ialah pokok sintaks dengan pautan ke jadual nama. Proses penghuraian juga mendedahkan ralat yang berkaitan dengan struktur atur cara.

Pada peringkat analisis kontekstual kebergantungan dikenal pasti antara bahagian program yang tidak boleh diterangkan oleh sintaks bebas konteks. Ini terutamanya sambungan "penggunaan penerangan", khususnya analisis jenis objek, analisis skop, surat-menyurat parameter, label dan lain-lain. Dalam proses analisis kontekstual, jadual simbol dibina, yang boleh dianggap sebagai jadual nama, ditambah dengan maklumat tentang perihalan (sifat) objek.

Formalisme utama yang digunakan dalam analisis kontekstual ialah tatabahasa atribut. Hasil daripada fasa analisis konteks ialah pepohon program yang dikaitkan. Maklumat tentang objek boleh sama ada tersebar dalam pokok itu sendiri atau tertumpu dalam jadual simbol yang berasingan. Semasa proses analisis konteks, ralat yang berkaitan dengan penggunaan objek yang salah juga boleh dikesan.

Kemudian program boleh dipindahkan kepada perwakilan dalaman . Ini dilakukan untuk tujuan pengoptimuman dan/atau kemudahan penjanaan kod. Satu lagi tujuan menukar program kepada perwakilan dalaman ialah keinginan untuk mempunyai penyusun mudah alih. Kemudian hanya fasa terakhir (penjanaan kod) bergantung kepada mesin. Notasi awalan atau postfix, graf terarah, tiga kali ganda, empat kali ganda dan lain-lain boleh digunakan sebagai perwakilan dalaman.

Mungkin terdapat beberapa fasa pengoptimuman . Pengoptimuman biasanya dibahagikan kepada bergantung kepada mesin dan bebas mesin, tempatan dan global. Beberapa pengoptimuman bergantung kepada mesin dilakukan semasa fasa penjanaan kod. Pengoptimuman global cuba mengambil kira struktur keseluruhan program, tempatan - hanya serpihan kecilnya. Pengoptimuman global adalah berdasarkan analisis aliran global, yang dilakukan pada graf program dan pada asasnya mewakili transformasi graf ini. Dalam kes ini, sifat-sifat program seperti analisis antara prosedur, analisis intermodular, analisis kawasan kehidupan pembolehubah, dan lain-lain boleh diambil kira.

Akhirnya, penjanaan kod- fasa terakhir siaran. Hasilnya ialah sama ada modul pemasang atau modul objek (atau beban). Semasa proses penjanaan kod, beberapa langkah mungkin dilakukan. pengoptimuman tempatan, seperti peruntukan daftar, pemilihan cawangan panjang atau pendek, pertimbangan kos arahan apabila memilih urutan arahan tertentu. Pelbagai teknik telah dibangunkan untuk penjanaan kod seperti jadual keputusan, padanan corak termasuk pengaturcaraan dinamik, pelbagai teknik sintaksis.

Sudah tentu, fasa tertentu penterjemah boleh sama ada tidak hadir sepenuhnya atau digabungkan. Dalam kes paling mudah bagi penterjemah satu laluan, tiada fasa eksplisit untuk menghasilkan perwakilan perantaraan dan pengoptimuman; fasa selebihnya digabungkan menjadi satu, dan tiada pepohon sintaks yang dibina secara eksplisit.

Hantar kerja baik anda di pangkalan pengetahuan adalah mudah. Gunakan borang di bawah

Kerja yang bagus ke tapak">

Pelajar, pelajar siswazah, saintis muda yang menggunakan pangkalan pengetahuan dalam pengajian dan kerja mereka akan sangat berterima kasih kepada anda.

Disiarkan di http://www.allbest.ru

pengenalan

1.1 Analisis atas ke bawah

1.2 Analisis bawah ke atas

1.2.1 LR(k) - tatabahasa

1.2.1.1 LR(0) - tatabahasa

1.2.2 LALR(1) - tatabahasa

2. Pembangunan penterjemah

2.1 Analisis keperluan

2.2 Reka bentuk

2.2.1 Mereka bentuk penganalisis leksikal

2.2.4 Pelaksanaan perisian parser

2.3 Pengekodan

2.4 Pengujian

Kesimpulan

Senarai sumber yang digunakan

Lampiran A. Penyenaraian teks program penterjemah

Lampiran B. Keputusan ujian

Lampiran B. Gambarajah atur cara penterjemah

pengenalan

Sudah lama berlalu, sebelum menulis program, anda perlu memahami dan mengingati berpuluh-puluh arahan mesin. Seorang pengaturcara moden merumuskan tugasnya dalam bahasa pengaturcaraan peringkat tinggi dan menggunakan bahasa himpunan hanya dalam kes yang luar biasa. Seperti yang diketahui, bahasa algoritma menjadi tersedia kepada pengaturcara hanya selepas penciptaan penterjemah dari bahasa ini.

Bahasa pengaturcaraan agak berbeza antara satu sama lain dalam tujuan, struktur, kerumitan semantik, dan kaedah pelaksanaan. Ini mengenakan ciri khususnya sendiri pada pembangunan penterjemah tertentu.

Bahasa pengaturcaraan adalah alat untuk menyelesaikan masalah dalam bidang subjek yang berbeza, yang menentukan spesifik organisasi mereka dan perbezaan tujuan. Contohnya termasuk bahasa seperti Fortran, yang berorientasikan kepada pengiraan saintifik, C, yang bertujuan untuk pengaturcaraan sistem, Prolog, yang menerangkan masalah inferens dengan berkesan, dan Lisp, yang digunakan untuk pemprosesan senarai rekursif. Contoh-contoh ini boleh diteruskan. Setiap bidang subjek meletakkan keperluannya sendiri pada organisasi bahasa itu sendiri. Oleh itu, kita boleh perhatikan pelbagai bentuk perwakilan operator dan ungkapan, perbezaan dalam set operasi asas, dan penurunan kecekapan pengaturcaraan apabila menyelesaikan masalah yang tidak berkaitan dengan kawasan subjek. Perbezaan linguistik juga tercermin dalam struktur penterjemah. Lisp dan Prolog paling kerap dilaksanakan dalam mod tafsiran kerana fakta bahawa ia menggunakan penjanaan dinamik jenis data semasa pengiraan. Penterjemah Fortran dicirikan oleh pengoptimuman agresif kod mesin yang terhasil, yang menjadi mungkin disebabkan oleh semantik binaan bahasa yang agak mudah - khususnya, kerana ketiadaan mekanisme untuk penamaan alternatif pembolehubah melalui penunjuk atau rujukan. Kehadiran penunjuk dalam bahasa C membentangkan keperluan khusus Kepada pengedaran dinamik ingatan.

Struktur bahasa mencirikan hubungan hierarki antara konsepnya, yang digambarkan oleh peraturan sintaksis. Bahasa pengaturcaraan boleh sangat berbeza antara satu sama lain dalam organisasi konsep individu dan hubungan antara mereka. Bahasa pengaturcaraan PL/1 membenarkan prosedur dan fungsi sarang sewenang-wenangnya, manakala dalam C semua fungsi mesti berada pada tahap sarang luar. Bahasa C++ membenarkan pembolehubah diisytiharkan pada mana-mana titik dalam program sebelum penggunaan pertamanya, manakala dalam pembolehubah Pascal mesti ditakrifkan dalam kawasan pengisytiharan khas. Mengambil ini lebih jauh ialah PL/1, yang membenarkan pembolehubah diisytiharkan selepas ia digunakan. Atau anda boleh meninggalkan penerangan sama sekali dan menggunakan peraturan lalai. Bergantung kepada keputusan yang diambil, penterjemah boleh menganalisis atur cara dalam satu atau lebih pas, yang menjejaskan kelajuan terjemahan.

Semantik bahasa pengaturcaraan berbeza secara meluas. Mereka berbeza bukan sahaja dalam ciri pelaksanaan operasi individu, tetapi juga dalam paradigma pengaturcaraan, yang menentukan perbezaan asas dalam kaedah pembangunan program. Spesifik pelaksanaan operasi mungkin melibatkan kedua-dua struktur data yang sedang diproses dan peraturan untuk memproses jenis data yang sama. Bahasa seperti PL/1 dan APL menyokong operasi matriks dan vektor. Kebanyakan bahasa berfungsi terutamanya dengan skalar, menyediakan prosedur dan fungsi yang ditulis oleh pengaturcara untuk memproses tatasusunan. Tetapi walaupun semasa menjalankan operasi menambah dua integer, bahasa seperti C dan Pascal boleh berkelakuan berbeza.

Seiring dengan tradisi pengaturcaraan prosedur, juga dipanggil imperatif, terdapat paradigma seperti pengaturcaraan berfungsi, pengaturcaraan logik dan pengaturcaraan berorientasikan objek. Struktur konsep dan objek bahasa sangat bergantung pada paradigma yang dipilih, yang juga mempengaruhi pelaksanaan penterjemah.

Malah bahasa yang sama boleh dilaksanakan dalam beberapa cara. Ini disebabkan oleh fakta bahawa teori tatabahasa formal membenarkan kaedah yang berbeza untuk menghuraikan ayat yang sama. Selaras dengan ini, penterjemah boleh memperoleh hasil yang sama (program objek) daripada teks sumber asal dengan cara yang berbeza.

Pada masa yang sama, semua bahasa pengaturcaraan mempunyai beberapa ciri umum dan parameter. Kesamaan ini juga menentukan prinsip penyusunan penterjemah yang serupa untuk semua bahasa.

Bahasa pengaturcaraan direka untuk memudahkan pengaturcaraan. Oleh itu, pengendali dan struktur data mereka lebih berkuasa daripada dalam bahasa mesin.

Untuk meningkatkan kejelasan program, bukannya kod angka, simbolik atau perwakilan grafik struktur bahasa yang lebih sesuai untuk persepsi manusia.

Untuk mana-mana bahasa ia ditakrifkan:

- banyak simbol yang boleh digunakan untuk menulis atur cara yang betul (abjad), elemen asas,

- banyak program yang betul (sintaks),

- "makna" setiap program yang betul (semantik).

Tanpa mengira spesifik bahasa, mana-mana penterjemah boleh dianggap sebagai penukar berfungsi F, menyediakan pemetaan unik dari X ke Y, di mana X ialah atur cara dalam bahasa sumber, Y ialah atur cara dalam bahasa output. Oleh itu, proses terjemahan itu sendiri boleh diwakili secara formal dengan agak ringkas dan jelas: Y = F(X).

Secara formal, masing-masing program yang betul X ialah rentetan aksara daripada beberapa abjad A, ditukar kepada rentetan Y yang sepadan, terdiri daripada aksara daripada abjad B.

Bahasa pengaturcaraan, seperti mana-mana sistem yang kompleks, ditakrifkan melalui hierarki konsep yang mentakrifkan hubungan antara unsur-unsurnya. Konsep-konsep ini saling berkaitan mengikut peraturan sintaksis. Setiap program yang dibina mengikut peraturan ini mempunyai struktur hierarki yang sepadan.

Dalam hal ini, ciri umum berikut boleh dibezakan tambahan untuk semua bahasa dan programnya: setiap bahasa mesti mengandungi peraturan yang membenarkan menjana program yang sepadan dengan bahasa ini atau mengiktiraf surat-menyurat antara program bertulis dan bahasa tertentu.

Satu lagi ciri ciri semua bahasa ialah semantik mereka. Ia menentukan maksud operasi bahasa dan ketepatan operan. Rantaian yang mempunyai struktur sintaksis yang sama dalam bahasa pengaturcaraan yang berbeza mungkin berbeza dalam semantik (yang, sebagai contoh, diperhatikan dalam C++, Pascal, Basic). Pengetahuan tentang semantik bahasa membolehkan anda memisahkannya daripada sintaksnya dan menggunakannya untuk penukaran kepada bahasa lain (untuk menjana kod).

Tujuan kerja kursus ini adalah untuk membangunkan penterjemah pendidikan daripada bahasa teks peringkat tinggi yang dipermudahkan.

1. Kaedah analisis tatabahasa

Mari kita lihat kaedah asas penghuraian tatabahasa.

1.1 Analisis atas ke bawah

Apabila menghuraikan dari atas ke bawah, petunjuk perantaraan bergerak di sepanjang pokok mengikut arah dari akar ke daun. Dalam kes ini, apabila melihat rantai dari kiri ke kanan, kesimpulan tangan kiri secara semula jadi akan diperolehi. Dalam penghuraian deterministik, masalahnya ialah peraturan yang akan digunakan untuk menyelesaikan bukan terminal paling kiri.

1.1.1 LL(k) - bahasa dan tatabahasa

Pertimbangkan pokok inferens dalam proses mendapatkan keluaran kiri rantai. Rantai perantaraan dalam proses inferens terdiri daripada rantaian terminal w, paling kiri bukan terminal A, bahagian bawah inferens x:

-S--

/ \

/ -A-x-\

/ | \

-w---u----

Rajah 1

Untuk meneruskan penghuraian, adalah perlu untuk menggantikan bukan terminal A mengikut salah satu peraturan borang A:y. Jika anda mahu penghuraian bersifat deterministik (tiada pulangan), peraturan ini perlu dipilih dengan cara yang istimewa. Tatabahasa dikatakan mempunyai sifat LL(k) jika, untuk memilih peraturan, adalah memadai untuk mempertimbangkan hanya wAx dan aksara k pertama bagi rentetan u yang tidak diperiksa. Huruf pertama L (Kiri) merujuk kepada melihat rantai input dari kiri ke kanan, yang kedua merujuk kepada output kiri yang digunakan.

Mari kita tentukan dua set rantai:

a) FIRST(x) ialah set rentetan terminal yang diterbitkan daripada x, dipendekkan kepada k aksara.

b) FOLLOW(A) - satu set rantai terminal dipendekkan kepada aksara k, yang boleh mengikuti A dengan segera dalam rantai output.

Tatabahasa mempunyai sifat LL(k) jika, daripada kewujudan dua rantai inferens kiri:

S:: wAx: wzx:: wu

S:: wAx: wtx:: wv

daripada keadaan FIRST(u)=FIRST(v) ia mengikuti z=t.

Dalam kes k=1, untuk memilih peraturan untuk A, cukup untuk mengetahui hanya bukan terminal A dan a - aksara pertama rantai u:

- peraturan A:x harus dipilih jika a disertakan dalam FIRST(x),

- peraturan A:e hendaklah dipilih jika a disertakan dalam FOLLOW(A).

Sifat LL(k) mengenakan sekatan yang agak kuat pada tatabahasa. Contohnya, tatabahasa LL(2) S: aS | a tidak mempunyai harta LL(1), kerana PERTAMA(aS)=PERTAMA(a)=a. Dalam kes ini, anda boleh mengurangkan nilai k menggunakan "pemfaktoran" (mengambil faktor daripada kurungan):

S: aA

A: S | e

Mana-mana LL(k)-tatabahasa adalah jelas. Tatabahasa rekursif kiri tidak tergolong dalam kelas LL(k) untuk mana-mana k. Kadangkala adalah mungkin untuk menukar tatabahasa bukan LL(1) kepada tatabahasa LL(1) yang setara dengan menghapuskan rekursi kiri dan pemfaktoran. Walau bagaimanapun, masalah kewujudan tatabahasa LL(k)-setara untuk tatabahasa bukan LL(k)-sewenang-wenangnya tidak dapat diputuskan.

1.1.2 Kaedah penurunan rekursif

Kaedah turunan rekursif ditujukan kepada kes apabila pengkompil diprogramkan dalam salah satu bahasa peringkat tinggi, apabila penggunaan prosedur rekursif dibenarkan.

Idea utama keturunan rekursif ialah setiap nonterminal tatabahasa mempunyai prosedur yang sepadan yang mengiktiraf mana-mana rantai yang dihasilkan oleh bukan terminal ini. Prosedur ini memanggil satu sama lain apabila diperlukan.

Keturunan rekursif boleh digunakan untuk mana-mana tatabahasa LL(1). Setiap bukan terminal tatabahasa mempunyai prosedur yang sepadan, yang bermula dengan peralihan kepada label yang dikira dan mengandungi kod yang sepadan dengan setiap peraturan untuk bukan terminal ini. Untuk simbol input yang tergolong dalam set pemilihan peraturan ini, peralihan yang dikira memindahkan kawalan kepada kod yang sepadan dengan peraturan itu. Untuk simbol input yang tinggal, kawalan dipindahkan ke prosedur pengendalian ralat.

Kod mana-mana peraturan mengandungi operasi untuk setiap aksara yang disertakan dalam sebelah kanan peraturan. Operasi disusun mengikut susunan simbol muncul dalam peraturan. Berikutan operasi terakhir, kod tersebut mengandungi pulangan daripada prosedur.

Menggunakan turunan rekursif dalam bahasa peringkat tinggi menjadikan pengaturcaraan dan penyahpepijatan lebih mudah.

1.2 Analisis bawah ke atas

Mari kita pertimbangkan penghuraian bawah ke atas, di mana pin perantaraan digerakkan di sepanjang pokok ke arah akar. Jika anda membaca aksara dalam rentetan dari kiri ke kanan, pokok parse akan kelihatan seperti ini:

-S--

/ \

/-x-\

/ | \

--w--b--u-

Rajah 2

Output perantaraan mempunyai bentuk xbu, di mana x ialah rantaian terminal dan bukan terminal, dari mana bahagian rantai terminal w yang dilihat adalah output, bu ialah bahagian rantai terminal yang tidak dilihat, b ialah simbol seterusnya. Untuk meneruskan analisis, anda boleh sama ada menambah aksara b pada bahagian rantai yang dilihat (lakukan apa yang dipanggil "anjakan"), atau pilih di hujung x rantaian z (x=yz) yang satu daripada peraturan tatabahasa B:z boleh digunakan pada z dan menggantikan x kepada rantai yB (melakukan apa yang dipanggil "konvolusi"):

-S-- -S--

/ \ / \

/-x-b-\ /yB-\

/ | \ / | \

--w--b--u- --w--b--u-

Rajah 3 - Selepas syif Rajah 4 - Selepas lilitan

Jika lilitan digunakan hanya untuk aksara terakhir x, maka kami akan menerima output rantaian yang betul. Penghuraian ini dipanggil LR, di mana simbol L (Kiri, kiri) merujuk kepada melihat rantai dari kiri ke kanan, dan R (Kanan, kanan) merujuk kepada output yang terhasil.

Urutan operasi anjakan dan lipatan adalah penting. Oleh itu, penghuraian deterministik memerlukan pemilihan antara anjakan dan lilitan (dan peraturan lilitan yang berbeza) pada setiap saat.

1.2.1 LR(k) - tatabahasa

Jika, dalam proses penghuraian LR, adalah mungkin untuk membuat keputusan yang menentukan tentang peralihan/pengurangan, dengan mengambil kira hanya rentetan x dan aksara k pertama bahagian ghaib rentetan input u (aksara k ini dipanggil rentetan lanjutan ), tatabahasa dikatakan mempunyai sifat LR(k).

-S--

/ \

/-x-\

--w----u--

Rajah 5

Perbezaan antara tatabahasa LL(k) dan LR(k) dari segi pokok inferens:

-S-

/ | \

/A\

/ / \ \

-w---v---u-

Rajah 6

Dalam kes LL(k)-tatabahasa, peraturan yang digunakan untuk A boleh ditentukan secara unik oleh w dan k pertama aksara vu, dan dalam kes LR(k)-tatabahasa, oleh w,v dan k pertama watak-watak awak. Penaakulan yang tidak ketat ini menunjukkan bahawa LL(k)-bahasa< LR(k)-языки (при k > 0).

1.2.1.1 LR(0) - tatabahasa

Mari kita pertimbangkan terlebih dahulu tatabahasa yang paling mudah bagi kelas ini - LR(0). Apabila menghuraikan rentetan dalam bahasa LR(0), anda tidak perlu menggunakan rantai lanjutan sama sekali - pilihan antara anjakan dan lipatan dibuat berdasarkan rantai x. Oleh kerana semasa menghuraikan ia hanya berubah dari hujung kanan, ia dipanggil tindanan. Kita akan menganggap bahawa dalam tatabahasa tidak ada watak yang tidak berguna dan aksara permulaan tidak berlaku di sebelah kanan peraturan - kemudian belitan kepada aksara permulaan menandakan kejayaan menyelesaikan penghuraian. Mari cuba huraikan set rangkaian terminal dan bukan terminal yang muncul pada tindanan semasa semua penghuraian LR (dengan kata lain, semua inferens sebelah kanan daripada tatabahasa).

Mari kita tentukan set berikut:

L(A:v) - konteks kiri peraturan A:v - set keadaan tindanan serta-merta sebelum v dilipat menjadi A semasa semua penghuraian LR berjaya. Jelas sekali, setiap rantai dalam L(A:v) berakhir dengan v. Jika ekor v semua rantai tersebut terputus, maka kita mendapat set rantai yang berlaku di sebelah kiri A semasa semua inferens tangan kanan yang berjaya. Mari kita nyatakan set ini sebagai L(A) - konteks kiri bagi bukan terminal A.

Mari kita bina tatabahasa untuk set L(A). Terminal tatabahasa baharu akan menjadi terminal dan bukan terminal tatabahasa asal; bukan terminal tatabahasa baharu akan dilambangkan dengan ,... - nilai mereka akan menjadi konteks kiri bukan terminal tatabahasa asal. Jika S ialah watak awal tatabahasa asal, maka tatabahasa konteks kiri akan mengandungi peraturan : e - konteks kiri S mengandungi rantai kosong Untuk setiap peraturan tatabahasa asal, contohnya, A: B C d E

dan tambah peraturan pada tatabahasa baharu:

: - L(B) termasuk L(A)

: B - L(C) termasuk L(A) B

: B C d - L(E) termasuk L(A) B C d

Tatabahasa yang dihasilkan mempunyai bentuk khas (tatabahasa sedemikian dipanggil linear kiri), oleh itu, set konteks kiri

- biasa. Ia berikutan bahawa sama ada rentetan tergolong dalam konteks kiri bukan terminal boleh dikira secara induktif menggunakan mesin keadaan terhingga, mengimbas rentetan dari kiri ke kanan. Mari kita huraikan proses ini secara membina.

Mari kita panggil LR(0)-situasi peraturan tatabahasa dengan satu kedudukan bertanda antara simbol sebelah kanan peraturan. Contohnya, untuk tatabahasa S:A; A:aAA; A:b LR(0)-situasi berikut wujud: S:_A; S:A_; A:_aAA; A:a_AA; A:aA_A; A:aAA_; A:_b; A:b_. (kedudukan ditunjukkan dengan garis bawah).

Kami akan mengatakan bahawa rantai x adalah konsisten dengan situasi A:b_c jika x=ab dan a kepunyaan L(A). (Dengan kata lain, output LR boleh diteruskan x_... = ab_...:: abc_...:: aA_...:: S_.) Dalam istilah ini, L(A:b) ialah set rentetan yang konsisten dengan situasi A:b_, L(A)

- rantaian selaras dengan situasi A:_b, untuk sebarang peraturan A:b.

Biarkan V(u) ialah set situasi yang konsisten dengan u. Mari kita tunjukkan bahawa fungsi V ialah induktif.

Jika set V(u) termasuk situasi A:b_cd, maka situasi A:bc_d tergolong dalam V(uc). (c - terminal atau bukan terminal; b, d - jujukan (mungkin kosong) terminal dan bukan terminal). Tiada situasi lain dalam bentuk A:b_d, dengan b tidak kosong dalam V(uc). Ia kekal untuk menambah situasi dalam bentuk C:_... kepada V(uc), untuk setiap bukan terminal C yang konteks kirinya mengandungi uc. Jika situasi A:..._C... (C-nonterminal) tergolong dalam set V(uc), maka uc tergolong dalam L(C) dan V(uc) termasuk situasi dalam bentuk C:_... untuk semua C- peraturan tatabahasa.

V(e) mengandungi situasi S:_... (watak permulaan S), serta situasi A:_... jika bukan terminal A berlaku serta-merta selepas _ dalam situasi yang telah dimasukkan dalam V(e).

Akhir sekali, kami bersedia untuk mentakrifkan tatabahasa LR(0). Biarkan u menjadi kandungan tindanan semasa penghuraian LR, dan V(u) ialah set situasi LR(0) yang selaras dengan u. Jika V(u) mengandungi situasi dalam bentuk A:x_ (jujukan-x bagi terminal dan bukan terminal), maka u tergolong dalam L(A:x) dan lilitan x menjadi A dibenarkan. Jika V(u ) mengandungi situasi A:..._a.. (a-terminal), maka syif dibenarkan. Konflik anjakan-konvolusi dikatakan wujud jika kedua-dua anjakan dan lilitan dibenarkan untuk rentetan u yang sama. Konvolusi pengurangan-konvolusi dikatakan wujud jika konvolusi mengikut peraturan yang berbeza dibenarkan.

Tatabahasa dipanggil LR(0) jika tiada konflik anjakan-kurangkan atau lipatan-kurangkan untuk semua keadaan tindanan semasa inferens LR.

1.2.1.2 LR(k) - tatabahasa

Hanya keadaan tindanan digunakan untuk memutuskan antara peralihan dan lipatan dalam penghuraian LR(0). Penghuraian LR(k) juga mengambil kira aksara k pertama bagi bahagian rantaian input yang tidak kelihatan (yang dipanggil rantaian awal). Untuk mewajarkan kaedah, anda harus mengulangi alasan perenggan sebelumnya dengan teliti, membuat perubahan pada takrifan.

Kami juga akan memasukkan rantaian awal dalam konteks kiri peraturan. Jika output yang betul menggunakan output wAu: wvu, maka pasangan wv,FIRSTk(u) adalah milik Lk(A:v), dan pasangan w,FIRSTk(u) adalah milik Lk(A). Set konteks kiri, seperti dalam kes LR(0), boleh dikira menggunakan aruhan pada rantai kiri. Mari kita panggil LR(k)-situasi sebagai pasangan: peraturan tatabahasa dengan kedudukan yang ditanda dan rantai maju yang panjangnya tidak lebih daripada k. Kami akan memisahkan peraturan daripada rantaian pendahuluan dengan garis menegak.

Kami akan mengatakan bahawa rantai x konsisten dengan situasi A:b_c|t jika terdapat LR-output: x_yz = ab_yz:: abc_z:: aA_z:: S_, dan FIRSTk(z) = t. Peraturan untuk mengira secara induktif set keadaan Vk adalah seperti berikut:

Vk(e) mengandungi situasi S:_a|e untuk semua peraturan S:a, dengan S ialah aksara permulaan. Bagi setiap situasi A:_Ba|u daripada Vk(e), setiap peraturan B:b dan rantai x kepunyaan FIRSTk(au), adalah perlu untuk menambah situasi B:_b|x kepada Vk(e).

Jika Vк(w) termasuk situasi A:b_cd|u, maka situasi A:bc_d|u akan menjadi milik Vk(wc). Bagi setiap situasi A:b_Cd|u daripada Vk(wc), setiap peraturan C:f dan rantai x kepunyaan FIRSTk(du) adalah perlu untuk menambah situasi C:_f|x kepada Vk(wc).

Kami menggunakan set keadaan LR(k) yang dibina untuk menyelesaikan isu anjakan-konvolusi. Biarkan anda menjadi kandungan tindanan dan x menjadi rantai atas. Jelas sekali, lilitan mengikut peraturan A:b boleh dijalankan jika Vk(u) mengandungi situasi A:b_|x. Memutuskan sama ada peralihan dibenarkan memerlukan berhati-hati jika tatabahasa mengandungi e-peraturan. Dalam situasi A:b_c|t (c tidak kosong), anjakan adalah mungkin jika c bermula dari terminal dan x milik FIRSTk(ct). Secara tidak rasmi, anda boleh menolak simbol paling kiri di sebelah kanan peraturan ke tindanan, menyediakan lilitan seterusnya. Jika c bermula dengan nonterminal (keadaan kelihatan seperti A:b_Cd|t), kemudian menolak simbol ke dalam tindanan sebagai persediaan untuk konvolusi ke dalam C adalah mungkin hanya jika C tidak menghasilkan rantai kosong. Contohnya, dalam keadaan V(e)= S:_A|e; A:_AaAb|e,a, A:_|e,a tiada anjakan yang dibenarkan, kerana Apabila memperoleh rantai terminal daripada A, pada beberapa langkah ia diperlukan untuk menggunakan peraturan A:e kepada bukan terminal A yang terletak di hujung kiri rantai.

Mari kita takrifkan set EFFk(x), yang terdiri daripada semua elemen set FIRSTk(x), semasa terbitan yang mana bukan terminal di hujung kiri x (jika ada) tidak digantikan dengan rantai kosong. Dalam istilah ini, anjakan dibenarkan jika dalam set Vk(u) terdapat situasi A:b_c|t, c tidak kosong dan x milik EFFk(ct).

Tatabahasa dipanggil LR(k)-tatabahasa jika tiada keadaan LR(k) mengandungi dua situasi A:b_|u dan B:c_d|v supaya u tergolong dalam EFFk(dv). Pasangan sedemikian sepadan dengan konflik lipatan-kurangkan jika d kosong, dan konflik anjakan lipatan jika d tidak kosong.

Dalam praktiknya, tatabahasa LR(k) tidak digunakan untuk k>1. Terdapat dua sebab untuk ini. Pertama: sangat nombor besar LR(k) menyatakan. Kedua: untuk mana-mana bahasa yang ditakrifkan oleh LR(k)-tatabahasa, terdapat LR(1)-tatabahasa; Selain itu, untuk mana-mana bahasa KS yang menentukan terdapat tatabahasa LR(1).

Bilangan LR(1) menyatakan secara praktikal tatabahasa yang menarik agak besar juga. Tatabahasa sedemikian jarang mempunyai sifat LR(0). Dalam amalan, kaedah perantaraan antara LR(0) dan LR(1), dikenali sebagai LALR(1), lebih kerap digunakan.

1.2.2 LALR(1) - tatabahasa

Kedua-dua kaedah ini adalah berdasarkan idea yang sama. Mari kita bina satu set kanonik LR(0)-keadaan tatabahasa. Jika set ini tidak mengandungi konflik, maka parser LR(0) boleh digunakan. Jika tidak, kami akan cuba menyelesaikan konflik yang timbul dengan mempertimbangkan rantaian pendahuluan satu aksara. Dalam erti kata lain, mari kita cuba membina parser LR(1) dengan banyak keadaan LR(0).

Kaedah LALR(1) (Pandang Ke Hadapan) adalah seperti berikut. Mari kita perkenalkan hubungan kesetaraan pada set LR(1)-situasi: kita akan mempertimbangkan dua situasi sebagai setara jika ia berbeza hanya dalam rantai utamanya. Sebagai contoh, situasi A:Aa_Ab|e dan A:Aa_Ab|a adalah setara. Mari kita bina set kanonik bagi keadaan LR(1) dan gabungkan keadaan yang terdiri daripada satu set situasi setara.

Jika set keadaan yang terhasil tidak mengandungi konflik LR(1), dan oleh itu membenarkan pembinaan penghurai LR(1), maka tatabahasa tersebut dikatakan mempunyai sifat LALR(1).

2. Pembangunan penterjemah

2.1 Analisis keperluan

Dalam kerja kursus ini, adalah perlu untuk membangunkan penterjemah pendidikan dalam bentuk jurubahasa daripada bahasa yang ditakrifkan oleh tatabahasa formal yang sepadan. Terdapat empat peringkat utama dalam membangunkan jurubahasa:

Mereka bentuk penganalisis leksikal;

Reka bentuk mesin layan diri;

Pelaksanaan perisian parser;

Pembangunan modul tafsiran.

Pembangunan akan dijalankan menggunakan sistem pengendalian Windows XP secara peribadi komputer IBM PC dengan pemproses Intel Pentium IV.

Berdasarkan trend pembangunan perisian, bahasa pengaturcaraan C# dalam persekitaran Visual Studio 2010 telah dipilih untuk melaksanakan penterjemah pendidikan.

2.2 Reka bentuk

2.1.1 Mereka bentuk penganalisis leksikal

Leksikal analisis melibatkan mengimbas program terjemahan (sumber) dan mengenal leksem yang membentuk ayat teks sumber. Token termasuk, khususnya, kata kunci, tanda operasi, pengecam, pemalar, aksara khas, dsb.

Hasil kerja penganalisis leksikal (pengimbas) ialah urutan token, dengan setiap token biasanya diwakili oleh beberapa kod panjang tetap (contohnya, integer), serta penjanaan mesej tentang ralat sintaksis (leksikal). , jika ada. Jika token itu, sebagai contoh, kata kunci, maka kodnya memberikan semua maklumat yang diperlukan. Dalam kes, sebagai contoh, pengecam, nama pengecam yang diiktiraf juga diperlukan, yang biasanya direkodkan dalam jadual pengecam, teratur, sebagai peraturan, menggunakan senarai. Jadual yang serupa diperlukan untuk pemalar.

Leksem boleh diterangkan oleh dua ciri utama. Salah satunya ialah leksem tergolong dalam kelas tertentu (pembolehubah, pemalar, operasi, dll.). Atribut kedua mentakrifkan elemen khusus kelas ini.

Bentuk khusus jadual simbol (struktur data) tidak penting kepada lexer atau parser. Kedua-duanya hanya perlu menyediakan keupayaan untuk mendapatkan indeks yang mengenal pasti secara unik, contohnya, pembolehubah yang diberikan dan mengembalikan nilai indeks untuk menambah maklumat tentang nama pembolehubah yang diberikan dalam jadual simbol.

Melihat jadual ID melaksanakan dua fungsi utama:

a) merekodkan nama baharu dalam jadual semasa memproses perihalan pembolehubah;

b) mencari nama yang pernah direkodkan dalam jadual.

Ini membolehkan anda mengenal pasti situasi yang salah seperti berbilang perihalan pembolehubah dan kehadiran pembolehubah yang tidak diterangkan.

Pembangunan penganalisis leksikal sebahagiannya terdiri daripada pemodelan pelbagai automata untuk mengenal pasti pengecam, pemalar, perkataan terpelihara dan lain-lain Jika token jenis yang berbeza bermula dengan watak yang sama atau urutan aksara yang sama, mungkin perlu untuk menggabungkan pengiktirafan mereka.

Dengan menjalankan penganalisis leksikal, kami memecahkan program kami kepada token, selepas itu setiap token melepasi semakan panjang (token tidak boleh lebih daripada 11 aksara). Setelah berjaya menyelesaikan peringkat ini, kami menyemak lokasi token yang betul (kata kunci var, mula, tamat, untuk, untuk, buat, akhir_untuk). Kemudian kami menganalisis leksem pembolehubah - ia tidak sepatutnya mengandungi nombor dalam perihalannya dan tidak boleh diulang. Pada peringkat terakhir, kami menyemak ejaan leksem yang betul (kata kunci, pengecam yang tidak diketahui). Jika sekurang-kurangnya satu daripada semakan gagal, penganalisis leksikal mencetak ralat.

Gambar rajah program penganalisis leksikal ditunjukkan dalam Lampiran B dalam Rajah B.1.

2.2.2 Reka bentuk mesin layan diri

Mari kita takrifkan tatabahasa berikut:

G: (Vt, Va, I, R),

di mana Vt ialah set simbol terminal, Va ialah set simbol bukan terminal, I ialah keadaan awal tatabahasa, R ialah set peraturan tatabahasa.

Untuk tatabahasa ini, kami mentakrifkan set simbol terminal dan bukan terminal:

Mari kita susun peraturan untuk tatabahasa G kita dan bentangkannya dalam Jadual 1.

Jadual 1 - Peraturan tatabahasa

Peraturan No.	Bahagian kiri peraturan	Bahagian kanan peraturan
		f ID = EX t EX d LE n;
Sambungan jadual 1.
Peraturan No.	Bahagian kiri peraturan	Bahagian kanan peraturan

Penamaan leksem, terjemahan leksem kepada kod dan senarai sebutan tatabahasa masing-masing diberikan dalam jadual 2, 3, 4.

Jadual 2 - Penamaan leksem

	Penamaan token
	kata kunci "bermula" (permulaan perihalan tindakan)
	kata kunci "tamat" (hujung huraian tindakan)
	kata kunci "var" (huraian pembolehubah)
	kata kunci "baca" (operator input data)
	kata kunci "tulis" (operator output data)
	kata kunci "untuk" (penyataan gelung)
	kata kunci "kepada"
	kata kunci "buat"
	kata kunci "end_case" (akhir penyataan gelung)
	jenis pembolehubah "integer"
	operasi tambah
	operasi tolak
	operasi darab
	aksara pemisah ":"
	aksara pemisah ";"
	aksara pemisah "("
	watak pemisah ")"
	watak pemisah ","
	Penamaan token
	aksara pemisah "="

Jadual 3 - Terjemahan leksem kepada kod

<цифра>
<буква>

Jadual 4 - Senarai simbol tatabahasa

Jawatan	Penjelasan
	Program
	Penerangan pengiraan
	Penerangan Pembolehubah
	Senarai pembolehubah
	Operator
	Tugasan
	Ungkapan
	Subungkapan
	Operasi binari
	Operasi unary
	Senarai tugasan
	Pengecam
	tetap

Mari kita bina pengecam bawah ke atas yang menentukan.

Pertimbangkan hubungan berikut untuk membina pengecam bawah ke atas yang menentukan:

a) Jika terdapat simbol kumpulan B sehingga beberapa peraturan tatabahasa termasuk rantai AB dan terdapat simbol xPERTAMA"(B), maka kita akan menganggap bahawa hubungan x SELEPAS A ditentukan antara simbol x dan A

b) Jika dalam tatabahasa tertentu terdapat peraturan B -> bAb A, BV a, b maka hubungan A COVER x ditentukan antara A dan x.

Semua tatabahasa kita tetap sama, iaitu:

G: (Vt, Va, I, R),

dan peraturan tatabahasa G diberikan dalam Jadual 5.

Jadual 5 - Peraturan tatabahasa

Peraturan No.	Bahagian kiri peraturan	Bahagian kanan peraturan
		f ID = EX t EX d LE n;?
Sambungan jadual 5.
Peraturan No.	Bahagian kiri peraturan	Bahagian kanan peraturan

di mana? - penanda untuk hujung rantai.

Mari kita tentukan beberapa kes:

a) ID terdiri daripada banyak huruf abjad Latin, iaitu, kita akan menganggap bahawa u = ( a, b, c, d, e, f,g, h, i,j,k, l,m, n, o, p,q,r,s, t , u, v, w, x, y, z)

b) Pemalar CO terdiri daripada nombor, iaitu, kita akan menganggap bahawa k = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)

Untuk tatabahasa kami menjadi strategi keutamaan bercampur, syarat berikut mesti dipenuhi:

a) Kekurangan e-peraturan

b) Adakah terdapat peraturan di bawahnya, x SELEPAS A? A VERT x = ?

c) A -> olehYg

dan adalah perlu bahawa DALAM SELEPAS x? B VERT x = ?

iaitu, dalam tatabahasa mereka akan dilaksanakan DALAM SELEPAS x atau A SELEPAS x, di mana x ialah simbol predikat bagi rantai b.

a) PERTAMA"(PG)=(PG?)

PERTAMA"(RG) = PERTAMA(DE) = (RG, v,:, i,;)

PERTAMA" (AL) = PERTAMA (b LE e)= (AL, b, e)

PERTAMA" (DE) = PERTAMA (v LV: i;) = (DE, v,:, i,;)

PERTAMA" (LV) = PERTAMA (ID, LV) = (LV, ID)

PERTAMA" (OP) =(OP, ID, CO)

PERTAMA" (EQ) = PERTAMA(ID = EX;) = (EQ, =,;)

PERTAMA" (EX) = (EX, SB, -)

PERTAMA" (BO) =(B0, +,*,-)

PERTAMA" (SB) = PERTAMA((EX)SB) ? PERTAMA(OP) ? PERTAMA(BO)=(SB, (,), OP, BO);

PERTAMA" (LE) = PERTAMA(EQ) = (LE, (,), =,;, f, t, d, n, w, r)

PERTAMA" (UO) = (UO,-)

PERTAMA" (ID)= PERTAMA" (u) = (u)

PERTAMA" (CO) = PERTAMA" (k) = (k)PERTAMA" (e) =( e)

PERTAMA" (b) =( b)

PERTAMA" (e) =( e)

PERTAMA" (v) =( v)

PERTAMA" (w) =( w)

PERTAMA" (r) =( r)

PERTAMA" (i) =( i)

PERTAMA" (f) =( f)

PERTAMA" (d) =(d)

PERTAMA" (n) =( n)

PERTAMA" (c) =( c)

PERTAMA" (+) =( +)

PERTAMA" (*) =( *)

PERTAMA" (-) =( -)

PERTAMA" (,) =(,)

PERTAMA" (;) =(;)

PERTAMA" (:) =(:)

PERTAMA" (=) = ( = )

PERTAMA" (() =( ()

PERTAMA" ()) =() )

PERTAMA" (u) = (u)

PERTAMA" (k) =(k)

b) JEJAK `(AL) = (?)? JEJAK"(PG)=(?,b,e)

SETERUSNYA ` (DE) = (?)?PERTAMA"(AL)= (?, b, e)

SETERUSNYA ` (LV) = (?)?PERTAMA"(:)= (?,:)

SETERUSNYA ` (OP) = (?)?PERTAMA"(SB)= (?,;,), d, t, +, -, *)

JEJAK ` (EQ) = (?)?PERTAMA"(LE)=(?, (,),;, f, =, t, d, n,w,r )

JEJAK ` (EX) = (?)? PERTAMA"(t)? PERTAMA"(d)? PERTAMA"(;)? PERTAMA"())=(?, t,d,;,))

SETERUSNYA ` (BO) = (?)?PERTAMA"(SB)= (?, (,), OP, BO)

SETERUSNYA ` (UO) = (?)?PERTAMA"(SB)= (?, (,), OP, BO)

TRACE ` (SB) = (?)? TRACE"(EX)= (?, t,d,;,), +, *, -)

JEJAK ` (LE) = (?) ?PERTAMA"(e) ?PERTAMA"(n) = (?, e, n)

JEJAK `(ID)= (?)? SETERUSNYA" (OP) ? PERTAMA" (=) =(?,;,), d, t, +, -, *, =)

JEJAK `(CO) = (?)? TRACE" (OP)= (?,;,), d, t, +, -, *, =)

SETERUSNYA ` (b) =(?)?PERTAMA"(LE)= (?, u, =,;)

JEJAK ` (e) =(?)? JEJAK"(AL)= (?, b)

SETERUSNYA ` (v) =(?)?PERTAMA"(LV)= (?, u)

SETERUSNYA ` (w) =(?)?PERTAMA"(()= (?, ()

SETERUSNYA ` (r) =(?)?PERTAMA"(() = (?, ()

SETERUSNYA ` (i) =(?)?PERTAMA"(;)= (?,; )

SETERUSNYA ` (f) =(?)?PERTAMA"(ID) = (?, u)

SETERUSNYA ` (d) =(?)?PERTAMA"(LE)= (?, u, =,;)

SETERUSNYA ` (n) =(?)?PERTAMA"(i) = (?, i )

JEJAK ` (+) =(?)? JEJAK"(DALAM) = (?, +,*,-)

JEJAK ` (-) =(?)? JEJAK"(DALAM) = (?, +,*,-)

JEJAK ` (*) =(?)? JEJAK"(DALAM) = (?, +,*,-)

TRACK ` (;) =(?)? TRACK" (DE)? TRACK `(LE1)? TRACK" (EQ) = (?, b, e, l, u)

SETERUSNYA ` (:) =(?)?PERTAMA"(i)= (?, i )

SETERUSNYA ` (=) = (?)?PERTAMA"(EX) = (? (,), u, k, +, -, *)

SETERUSNYA ` (() =(?)?PERTAMA"(DE)= (?, v,:, i,;)

JEJAK ` ()) =(?)? PERTAMA"(;) = (?,; )

JEJAK ` (,) =(?)? PERTAMA"(LV) = (?, u)

JEJAK `(u) =(?)? PERTAMA" (ID)= ( u, ?)

JEJAK `(k) =(?)? PERTAMA (CO)= (?, k)

c) PG ->DE AL

AL SELEPAS DE = (b,e) SELEPAS DE = ((b DE), (e DE) )

e SELEPAS LE = ((e LE))

LE SELEPAS b = ((,), =,;, f, t, d, n, w, r) SELEPAS b = (((b), ()b), (=b), (;b), ( f b), (t b), (d b), (n b), (w b), (r b))

;SELEPAS i = ((; i))

i SELEPAS: = ( (i:) )

: SELEPAS LV = ( (: LV) )

LV SELEPAS v = ( (ID, v) )

LV SELEPAS, = ((ID,))

SELEPAS ID = ((,u))

LE SELEPAS EQ = ((,), =,;, f, t, d, n, w, r ) SELEPAS EQ = (((EQ), () EQ), (= EQ), (; EQ), ( f EQ), (t EQ), (d EQ), (n EQ), (w EQ), (r EQ))

LE -> r (DE);

; SELEPAS) = ((;)))

) SELEPAS DE = (((DE))

DE SELEPAS (= (= ((v)), (:)), (i)), (;)), (e)))

(SELEPAS r = (((r))

LE -> w (DE);

; SELEPAS) = ((;)))

) DE TERAKHIR = (((DE))

DE SELEPAS (= ((v)), (:)), (i)), (;)), (e)))

(SELEPAS w = (((w)))

LE -> f ID = EX t EX d LE n;

; SELEPAS n = ((;n))

n SELEPAS LE = ( (n, LE))

LE SELEPAS d = ( ((,), =,;, f, t, d, n, w, r)) ? SELEPAS d = (((d), ()d), (;d), (f d), (t d), (d d), (n d), (w d), (r d))

d SELEPAS EX = ((d, EX))

EX SELEPAS t = (BO, -) ? SELEPAS t = ((BO t), (- t))

t SELEPAS EX = ( t EX)

EX SELEPAS = = ((BO, -) ? SELEPAS = = ((BO =), (- =))

SELEPAS ID = ((= ID))

ID SELEPAS f = ((ID f))

EQ -> ID = EX;

; SELEPAS EX = ((; EX )

EX SELEPAS = = (BO, -) ? SELEPAS = = ((BO =), (- =))

SELEPAS u = ( (=u))

SB SELEPAS UO = ( (,), OP, BO ) SELEPAS UO = (((UO), (OP UO), (BO UO) )

) SELEPAS EX = ( ()EX) )

EX SELEPAS (= (BO, -) ? SELEPAS (= ((BO (), (- ()))

SB->SB BO SB

SB SELEPAS BO = ((,), OP, BO) SELEPAS BO = (((BO), ()BO), (OP BO), (BO BO))

BO SELEPAS SB = (+,*,-) SELEPAS SB = ((+SB), (*SB), (-SB))

ID SELEPAS u = ((u, u))

G) PG ->DE AL

AL COLLECTION PG = AL COLLECTION TRACE" (PG) = ((AL ?))

e KOLEKSI AL = e KOLEKSI SURAK"(AL)= ((eb), (e?))

=; TRACK KOLEKSI"(DE) = ((;b), (;?))

LV COLLECTION LV = LV COLLECTION TRAIL" (LV) = ((LV:), (LV?))

ID COLLECTION LV = ID COLLECTION TRACK" (LV) = ((ID:), (ID ?))

; RUNTUH LE =; TREK KOLEKSI" (LE) = ((; e), (;?), (; n))

LE -> f ID = EX t EX d LE n;

; RUNTUH LE =; TREK KOLEKSI" (LE) = ((; e), (;?), (; n))

EQ COLLECTION LE = EQ COVER TRACE" (LE) = ((EQ e), (EQ?), (EQ n))

EQ -> ID = EX;

; RUNTUH EQ =; TRACK KOLEKSI" (EQ) = ((; (), (;)), (;;), (;f), (;?), (;=), (;t), (;d), (; n), (;w), (;r))

SB COLLECTION EX = SB COVER TRACE" (EX) = ((SB t), (SB?), (SB d), (SB)), (SB;), (SB(), (SB=), (SBf ), (SBn), (SBw), (SBr) )

) KOLEKSI SB = SB KOLEKSI SURIHAN" (SB) = (() t), ()?), () d), ())), ();))

OP COLLECTION SB = OP COLLECTION TRACE" (SB) = ((OP t), (OP ?), (OP d), (OP)), (OP;))

SB->SB BO SB

SB KOLEKSI SB = SB COVER TRACE" (SB) = ((SB, t), (SBd), (SB;). (SB)), (SB+), (SB-), (SB*), (SB? ) }

KOLEKSI UO = - TRACK KOLEKSI" (UO) = ( (-?), (--))

COLLECTION BO = + COLLECTION TRACK" (BO) = ((++), (+?), (+*), (+-))

* COLLECTION BO = * COLLECTION TRACK" (BO) = ((*+), (*?), (**), (*-))

KOLEKSI BO = - TRACK KOLEKSI" (BO) = ((-+), (-?), (-*), (--))

ID COLLECTION OP = ID COVERAGE TRACE" (OP) = ((ID+), (ID?), (ID*), (ID-))

COVER OP = COVER TRACE" (OP) = ((CO+), (CO?), (CO*), (CO-), (CO;), (COd), (COt), (CO)))

ID KOLEKSI ID = ID KOLEKSI TRACK" (ID) = ((ID)), (ID ?), (ID k), (ID+), (ID-), (ID*), (ID=), (IDt) , (IDd)))

u ID KOLEKSI = l TRACK KOLEKSI" (ID) = ((u)), (u?), (uk), (u+), (u-), (u*), (u=), (ut), (ud)))

CO COVER CO = COVER TRACE" (CO) = (CO+), (CO?), (CO*), (CO-), (CO;), (COd), (COt), (CO)))

k COLLECTION CO = k COLLECTION TRACE" (CO) = (k+), (k?), (k*), (k-), (k;), (kd), (kt), (k)))

Satu situasi konflik dikesan apabila peraturan runtuh

OP ->ID dan ID -> u ID

Kami memasukkan ID1 -> ID, oleh itu kami menulis semula peraturan ID1 -> ID u

Oleh itu, kami akan melakukan operasi lilitan.

ID KOLEKSI ID1 = TRACK KOLEKSI ID1" (ID) = ((ID1)), (ID1 ?), (ID1 k), (ID1+), (ID1-), (ID1*), (ID1=), (ID1t) , (ID1d)))

Bagi setiap pasangan (x, A)? x SELEPAS A kita membina fungsi peralihan yang menentukan tindakan pemindahan??(S 0 , x, A) = (S 0 , A)

? (S0, b, DE) = (S0, DEb)

? (S0, e, DE) = (S0, DEe)

? (S0, e, LE) = (S0, LEe)

? (S0,), b) = (S0, b))

? (S0,;, b) = (S0, b;)

? (S0, (, b) = (S0, b()

? (S0, =, b) = (S0, b=)

? (S0, f, b) = (S0, bf)

? (S0, t, b) = (S0, bt)

? (S0, d, b) = (S0, bd)

? (S0, n, b) = (S0, bn)

? (S0, w, b) = (S0, bw)

? (S0, r, b) = (S0, br)

? (S0,;, i) = (S0, i;)

? (S0, i, :) = (S0, i :)

? (S0,:LV) = (S0,LV:)

? (S0, ID, v) = (S0, vID)

? (S0,ID,) = (S0,ID)

? (S0, u) = (S0, u,)

? (S0, (, EQ)= (S0, EQ()

? (S0,), EQ)= (S0, EQ))

? (S0, =, EQ)= (S0, EQ=)

? (S0,;, EQ)= (S0, EQ;)

? (S0, f, EQ)= (S0, EQf)

? (S0, t, EQ)= (S0, EQt)

? (S0, d, EQ)= (S0, EQd)

? (S0, n, EQ)= (S0, EQn)

? (S0, w, EQ)= (S0, EQw)

? (S0, r, EQ)= (S0, EQr)

? (S0,;,)) = (S0,);)

? (S0, (, DE) = (S0, DE()

? (S0, v,)) = (S0,)v)

? (S0,;,)) = (S0,);)

? (S0, i,)) = (S0,)i)

? (S0,:,)) = (S0,):)

? (S0, e,)) = (S0,)e)

? (S0, (, r) = (S0, r()

? (S0, (, w) = (S0, w()

? (S0,;, n) = (S0, n;)

? (S0, n, LE) = (S0, LEn)

? (S0, (, d) = (S0, d()

? (S0,), d) = (S0, d))

? (S0,;, d) = (S0, d;)

? (S0, f, d) = (S0, df)

? (S0, t, d) = (S0, dt)

? (S0, d, d) = (S0, dd)

? (S0, n, d) = (S0, dn)

? (S0, w, d) = (S0, dw)

? (S0, r, d) = (S0, dr)

? (S0, d, EX) = (S0, EXd)

? (S0, BO, t) = (S0, tBO)

? (S0, -, t) = (S0, t-)

? (S0, t, EX) = (S0, EXt)

? (S0, BO, =) = (S0, =BO)

? (S0, -, =) = (S0, =-)

? (S0, =, ID) = (S0, ID=)

? (S0, ID, f) = (S0, fID)

? (S0,;, EX) = (S0, EX;)

? (S0, =, u) = (S0, u=)

? (S0, (, UO) = (S0, UO()

? (S0, OP, UO) = (S0, UO OP)

? (S0, BO, UO) = (S0, UO BO)

? (S0,), EX) = (S0, EX))

? (S0, BO, () = (S0, (BO)

? (S0, BO, -) = (S0, -BO)

? (S0, (, BO) = (S0, BO()

? (S0,),BO) = (S0,)BO)

? (S0, OP, BO) = (S0, BOOP)

? (S0, +, SB) = (S0, SB+)

? (S0, *, SB) = (S0, SB*)

? (S0, -, SB) = (S0, SB-)

? (S0, u, u) = (S0, uu)

Bagi setiap pasangan (x, A)? Dan CONVERT x kita bina fungsi peralihan yang menentukan tindakan konvolusi?? * (S 0 , x, bA) = (S 0 , B), dengan B->bA

? * (S 0 , AL, ?) = (S 0 , PG)

? * (S 0 , e, b) = (S 0 , AL)

? * (S 0 , n, ?) = (S 0 , AL)

? * (S 0 ,;, b) = (S 0 , DE)

? * (S 0 ,;, ?) = (S 0 , DE)

? * (S 0 ,;, e) = (S 0 , DE)

? * (S 0 , LV,:) = (S 0 , LV)

? * (S 0 , LV, ?) = (S 0 , LV)

? * (S 0 , ID, ?) = (S 0 , LV)

? * (S 0 , ID, e) = (S 0 , LV)

? * (S 0 ,;, e) = (S 0 , LE)

? * (S 0 ,;, ?) = (S 0 , LE)

? * (S 0 ,;, n) = (S 0 , LE)

? * (S 0 , EQ, n) = (S 0 , LE)

? * (S 0 , EQ, e) = (S 0 , LE)

? * (S 0 , EQ, ?) = (S 0 , LE)

? * (S 0 ,;, e) = (S 0 , LE)

? * (S 0 ,;, ?) = (S 0 , LE)

? * (S 0 ,;, () = (S 0 , EQ)

? * (S 0 ,;,)) = (S 0 , EQ)

? * (S 0 ,;, f) = (S 0 , EQ)

? * (S 0 ,;, =) = (S 0 , EQ)

? * (S 0 ,;, t) = (S 0 , EQ)

? * (S 0 ,;, d) = (S 0 , EQ)

? * (S 0 ,;, n) = (S 0 , EQ)

? * (S 0 ,;, w) = (S 0 , EQ)

? * (S 0 ,;, r) = (S 0 , EQ)

? * (S 0 , SB, ?) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB, d) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB,)) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB,;) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB, w) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB, r) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB, f) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB, =) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB, t) = (S 0 , EX)

? * (S 0 , SB, ?) = (S 0 , SB)

? * (S 0 , SB, () = (S 0 , SB)

? * (S 0 , SB,)) = (S 0 , SB)

? * (S 0 , SB, u) = (S 0 , SB)

? * (S 0 , SB, k) = (S 0 , SB)

? * (S 0 , SB, +) = (S 0 , SB)

? * (S 0 , SB, -) = (S 0 , SB)

? * (S 0 , SB, *) = (S 0 , SB)

? * (S 0 , SB, e) = (S 0 , SB)

? * (S 0 ,), t) = (S 0 , SB)

? * (S 0 ,), ?) = (S 0 , SB)

? * (S 0 ,), t) = (S 0 , SB)

(S 0 ,),)) = (S 0 , SB)

? * (S 0 ,),;) = (S 0 , SB)

? * (S 0 , -, ?) = (S 0 , UO)

? * (S 0 , -, -) = (S 0 , UO)

? * (S 0 , +, +) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , +, ?) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , +, *) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , -, +) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , -, ?) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , -, *) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , -, -)) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , *, +) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , *, ?) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , *, *) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , *, -)) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , u, +) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , u, ?)= (S 0 , BO)

? * (S 0 , u, *) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , u, -)) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , k, +) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , k, ?) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , k, *) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , k, -)) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , CO, ?) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , CO, +) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , CO, *) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , CO, -) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , CO,;) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , CO, d) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , CO, t) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID, -) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID, *) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID, ?) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID, () = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID,)) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID, u) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID, k) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID, -) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , ID, +) = (S 0 , OP)

? * (S 0 , u,)) = (S 0 , I OP)

? * (S 0 , ID1, *) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , ID1, ?) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , ID1, () = (S 0 , ID)

? * (S 0 , ID1,)) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , ID1, u) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , ID1, k) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , ID1, -) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , ID1, +) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , u,)) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , u, ?) = (S 0 , BO)

? * (S 0 , u, k) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , u, *)) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , u, -)) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , u, +)) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , u, d)) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , u, t)) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , u, =)) = (S 0 , ID)

? * (S 0 , CO, ?) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , CO, +) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , CO, -) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , CO, *) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , CO,;) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , CO, d) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , CO, t) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , CO,)) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , k, +) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , k, -) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , k, *) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , k,;) = (S 0 , CO)

?? * (S 0 , k, d) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , k, t) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , k,)) = (S 0 , CO)

? * (S 0 , k, () = (S 0 , CO)

2.2.3 Pelaksanaan perisian parser

Penganalisis sintaksis (penghurai) membaca fail leksem yang dijana oleh penganalisis leksikal, melakukan penghuraian tatabahasa, memaparkan mesej tentang ralat sintaks jika ada dan mencipta bentuk perantaraan merekod program sumber. Asas untuk pembangunan parser ialah reka bentuk dan pelaksanaan mesin majalah yang sepadan.

Untuk penghuraian bawah ke atas untuk penghurai bawah ke atas yang menentukan selepas mengurangkannya kepada jenis yang betul Ia dikehendaki menggunakan fungsi AFTER dan COVER untuk mereka bentuk mesin stor dengan penerangan terperinci tentang semua peralihan dalam fungsi peralihan.

Apabila membangunkan mesin layan diri, kami membina fungsi peralihan yang akan menjadi asas penghurai. Semua fungsi peralihan boleh dibahagikan kepada dua jenis:

Kitaran operasi mesin majalah tanpa membaca simbol input (kitaran kosong);

Kebijaksanaan pengendalian mesin majalah dengan membaca simbol input.

Apabila melaksanakan penganalisis leksikal, kami membahagikan program kepada leksem dan menulisnya ke dalam senarai. Kami kemudian memproses senarai ini dalam parser. Kami menghantar program kami (senarai), simbol awal (PG) dan penanda bawah mesin majalah (h0) ke input, selepas itu kami memilih fungsi yang diperlukan peralihan dan panggilan rekursif dibuat.

Gambar rajah program parser ditunjukkan dalam Lampiran B dalam Rajah B.2.

2.2.4 Pembangunan modul tafsiran

Apabila membangunkan modul tafsiran sebagai bentuk perantaraan program asal Bentuk tatatanda postfix paling kerap digunakan, yang menjadikannya agak mudah untuk melaksanakan proses melaksanakan (mentafsir) program terjemahan.

Mari kita pertimbangkan prinsip asas membentuk dan melaksanakan bentuk postfix bagi ungkapan penulisan.

Peraturan asas untuk menukar ungkapan infiks kepada postfix adalah seperti berikut.

Operan baca ditambah pada tatatanda postfix dan operasi ditulis pada tindanan.

Jika operasi di bahagian atas tindanan mempunyai keutamaan yang lebih tinggi (atau sama) daripada operasi yang sedang dibaca, maka operasi pada tindanan ditambahkan pada entri postfix dan operasi semasa ditolak ke tindanan. Jika tidak (pada keutamaan yang lebih rendah), hanya operasi semasa ditolak ke tindanan.

Tanda kurung pembukaan yang dibaca ditolak ke tindanan.

Selepas pendakap penutup dibaca, semua operasi sehingga pendakap bukaan pertama muncul dari tindanan dan ditambah pada entri postfix, selepas itu kedua-dua pendakap pembukaan dan penutup dibuang, i.e. tidak diletakkan pada rekod postfix atau pada timbunan.

Selepas keseluruhan ungkapan dibaca, baki operasi pada tindanan ditambahkan pada entri postfix.

Notasi postfix bagi ungkapan membolehkan ia dikira seperti berikut.

Jika token ialah operan, ia ditulis pada timbunan. Jika token ialah operasi, maka operasi yang ditentukan dilakukan pada elemen terakhir (elemen terakhir) yang ditulis pada tindanan, dan elemen tersebut (elemen) digantikan pada tindanan dengan hasil operasi.

Jika analisis leksikal dan sintaksis telah berjaya diselesaikan, maka kita meneruskan ke tafsiran. Mula-mula, kami membuat ayat daripada perkataan, kemudian kami menterjemahkan ungkapan itu ke dalam tatatanda postfix dan mengira.

Rajah operasi penterjemah ditunjukkan dalam Lampiran B dalam Rajah B.3.

2.3 Pengekodan

Program ini dilaksanakan dalam bahasa C# dalam persekitaran pengaturcaraan Visual Studio 2010. Teks program dibentangkan dalam Lampiran A.

Program ini mengandungi lima kelas. Antara muka pengguna dilaksanakan menggunakan kelas MainForn. Menggunakan kelas LexAnalysis, modul analisis leksikal dilaksanakan, SynAnalysis ialah modul analisis sintaksis, Intepreter ialah modul tafsiran, ProgramisciJakPolska ialah kelas tambahan untuk menterjemah ungkapan ke dalam notasi Poland terbalik (postfix).

Tujuan prosedur dan fungsi yang dilaksanakan dalam program diterangkan dalam jadual 6,7,8.

Jadual 6 - Tujuan prosedur dan fungsi analisis leksikal

Dokumen yang serupa

Penterjemah sebagai program atau cara teknikal yang menterjemah program. Pertimbangan ciri utama pembinaan penganalisis leksikal. Pengenalan kepada peringkat membangunkan penterjemah daripada subset terhad bahasa peringkat tinggi.

kerja kursus, ditambah 08/06/2013


Reka bentuk leksikal dan penghurai bahasa pendidikan. Peraturan untuk menukar ungkapan logik kepada POLYZ. Pembentukan triad, pengoptimuman senarai mereka. Struktur logik program. Menguji modul penterjemah-jurubahasa.

kerja kursus, ditambah 05/28/2013


Ciri-ciri umum dan penilaian keupayaan bahasa pengaturcaraan C-Sharp, ciri yang serupa dan tersendiri daripada C++ dan Java. Pembangunan penganalisis leksikal dan sintaksis menggunakan bahasa pengaturcaraan ini. Menyusun jadual penghuraian.

kerja kursus, ditambah 06/11/2010


Mereka bentuk program penganalisis yang terdiri daripada dua bahagian: penganalisis leksikal yang memecahkan teks sumber program kepada leksem dan mengisi jadual nama; penghurai yang menyemak teks untuk pematuhan dengan tatabahasa yang diberikan.

kerja kursus, ditambah 06/14/2010


Menulis program yang melaksanakan analisis leksikal dan sintaksis bahasa pengaturcaraan input, menghasilkan jadual leksem yang menunjukkan jenis dan nilainya, dan juga membina pepohon sintaks; teks bahasa input dimasukkan dari papan kekunci.

kerja kursus, tambah 23/02/2012


Metodologi untuk pembangunan dan pelaksanaan separa penterjemah untuk bahasa C menggunakan bahasa C++, yang membahagikan rantaian aksara asal kepada binaan bahasa tidak boleh dibahagikan yang minimum berdasarkan perbendaharaan kata bahasa tersebut. Analisis operasi program.

kerja kursus, ditambah 03/19/2012


Struktur, klasifikasi dan keperluan untuk pelaksanaan pengkompil. Reka bentuk dan pelaksanaan bahagian analisis pengkompil bahasa C++. Kaedah untuk melaksanakan analisis leksikal. Algoritma untuk operasi parser. Prinsip pelaksanaan perisian.

kerja kursus, ditambah 26/01/2013


Penciptaan penterjemah yang memproses kod program dalam Pascal dan, menggunakan operator yang setara, menjana program dalam C. Ciri-ciri spesifikasi luaran dan operasi penganalisis leksikal. Struktur program, memaparkan hasil pada skrin.

kerja kursus, ditambah 07/02/2011


Kaedah analisis tatabahasa. Pembangunan struktur penterjemah pendidikan dalam bahasa pengaturcaraan asas Objek Pascal dalam persekitaran pengaturcaraan visual berorientasikan objek Borland DELPHI 6.0 menggunakan sistem pengendalian Windows XP.

kerja kursus, ditambah 05/12/2013


Pelaksanaan perisian aplikasi desktop menggunakan bahasa pengaturcaraan C#. Reka bentuk dan struktur antara muka pengguna, keperluan untuknya dan penilaian kefungsian. Pembangunan manual pengguna dan penggunaannya.

Setiap komputer mempunyai bahasa pengaturcaraan sendiri - bahasa arahan atau bahasa mesin - dan boleh melaksanakan program yang ditulis hanya dalam bahasa ini. Pada dasarnya, sebarang algoritma boleh diterangkan menggunakan bahasa mesin, tetapi kos pengaturcaraan akan sangat tinggi. Ini disebabkan oleh fakta bahawa bahasa mesin membolehkan anda menerangkan dan memproses hanya struktur data primitif - bit, bait, perkataan. Pengaturcaraan dalam kod mesin memerlukan perincian program yang berlebihan dan hanya boleh diakses oleh pengaturcara yang mempunyai pengetahuan yang baik tentang struktur dan fungsi komputer. Bahasa peringkat tinggi (Fortran, PL/1, Pascal, C, Ada, dll.) dengan struktur data yang dibangunkan dan cara pemprosesan yang tidak bergantung pada bahasa komputer tertentu memungkinkan untuk mengatasi kesukaran ini.

Bahasa algoritmik peringkat tinggi membolehkan pengaturcara menerangkan algoritma dengan mudah dan mudah untuk menyelesaikan banyak masalah yang digunakan. Penerangan ini dipanggil program asal, dan bahasa peringkat tinggi ialah bahasa input.

Pemproses bahasa ialah program bahasa mesin yang membolehkan komputer memahami dan melaksanakan program dalam bahasa input. Terdapat dua jenis utama pemproses bahasa: jurubahasa dan penterjemah.

Jurubahasa ialah program yang menerima program dalam bahasa input sebagai input dan, apabila binaan bahasa input diiktiraf, melaksanakannya, menghasilkan hasil pengiraan output yang ditetapkan oleh program sumber.

Penterjemah ialah atur cara yang menerima atur cara asal sebagai input dan menghasilkan atur cara pada outputnya yang berfungsi bersamaan dengan asal, dipanggil objek. Program objek ditulis dalam bahasa objek. Dalam kes tertentu, bahasa mesin boleh berfungsi sebagai bahasa objek, dan dalam kes ini, program yang diperoleh pada output penterjemah boleh segera dilaksanakan pada komputer (ditafsirkan). Dalam kes ini, komputer ialah penterjemah program objek dalam kod mesin. Secara umum, bahasa objek tidak semestinya mesin atau sesuatu yang dekat dengannya (autokod). Sesetengah bahasa objek boleh berfungsi sebagai bahasa perantaraan– bahasa yang terletak di antara bahasa input dan mesin.

Jika bahasa perantaraan digunakan sebagai bahasa objek, maka dua pilihan untuk membina penterjemah adalah mungkin.

Pilihan pertama ialah untuk bahasa perantaraan terdapat (atau sedang dibangunkan) penterjemah lain daripada bahasa perantaraan kepada bahasa mesin, dan ia digunakan sebagai blok terakhir penterjemah yang direka bentuk.

Pilihan kedua untuk membina penterjemah menggunakan bahasa perantaraan ialah membina penterjemah untuk arahan bahasa perantaraan dan menggunakannya sebagai blok terakhir penterjemah. Kelebihan jurubahasa ditunjukkan dalam penyahpepijatan dan penterjemah interaktif, yang memastikan pengguna boleh bekerja dalam mod interaktif, sehingga membuat perubahan pada program tanpa menterjemah semula sepenuhnya.

Jurubahasa juga digunakan dalam emulasi program - pelaksanaan pada mesin teknologi program yang disusun untuk mesin (objek) lain. Pilihan ini, khususnya, digunakan apabila menyahpepijat pada program komputer tujuan umum yang akan dilaksanakan pada komputer khusus.

Penterjemah yang menggunakan bahasa yang hampir dengan bahasa mesin (autokod atau penghimpun) sebagai bahasa input secara tradisinya dipanggil penghimpun. Penterjemah untuk bahasa peringkat tinggi dipanggil penyusun.

Dalam membina penyusun untuk tahun lepas Kemajuan yang ketara telah dicapai. Penyusun pertama menggunakan apa yang dipanggil kaedah siaran langsung- Ini kebanyakannya kaedah heuristik di mana, berdasarkan idea umum, untuk setiap pembinaan bahasa, algoritma terjemahannya sendiri ke dalam mesin yang setara telah dibangunkan. Kaedah ini adalah perlahan dan tidak berstruktur.

Metodologi reka bentuk untuk penyusun moden adalah berdasarkan kaedah didorong secara sintaksis gubahan pemprosesan bahasa. Komposisi dalam erti kata bahawa proses menukar program sumber kepada program objek dilaksanakan oleh komposisi pemetaan bebas fungsi dengan struktur data input dan output yang dikenal pasti secara eksplisit. Pemetaan ini dibina daripada mempertimbangkan program sumber sebagai komposisi aspek utama (tahap) perihalan bahasa input: perbendaharaan kata, sintaksis, semantik dan pragmatik, dan mengenal pasti aspek ini daripada program sumber semasa penyusunannya. Mari kita pertimbangkan aspek ini untuk mendapatkan model pengkompil yang dipermudahkan.

Asas mana-mana bahasa semula jadi atau buatan ialah abjad– satu set aksara asas yang dibenarkan dalam bahasa (huruf, nombor dan aksara perkhidmatan). Tanda boleh digabungkan menjadi perkataan– pembinaan asas bahasa, dianggap dalam teks (program) sebagai simbol yang tidak boleh dibahagikan yang mempunyai makna tertentu.

Satu perkataan juga boleh menjadi satu aksara. Contohnya, dalam bahasa Pascal, perkataan ialah pengecam, kata kunci, pemalar dan pembatas, khususnya operator aritmetik dan logik, kurungan, koma dan simbol lain. Perbendaharaan kata sesuatu bahasa, bersama-sama dengan penerangan tentang cara ia diwakili, membentuk kosa kata bahasa.

Perkataan dalam sesuatu bahasa digabungkan menjadi struktur yang lebih kompleks - ayat. Dalam bahasa pengaturcaraan, ayat paling mudah ialah operator. Ayat dibina daripada perkataan dan ayat yang lebih mudah mengikut peraturan sintaksis. Sintaks bahasa ialah huraian ayat yang betul. Penerangan tentang maksud ayat, iaitu. makna perkataan dan hubungan dalaman mereka, ialah semantik bahasa. Di samping itu, kami ambil perhatian bahawa program tertentu mempunyai beberapa kesan kepada penterjemah - pragmatisme. Diambil bersama, sintaksis, semantik dan pragmatisme bentuk bahasa semiotik bahasa.

Menterjemah program daripada satu bahasa ke bahasa lain, secara amnya, terdiri daripada menukar abjad, perbendaharaan kata dan sintaks bahasa program sambil mengekalkan semantiknya. Proses menterjemah program sumber kepada program objek biasanya dibahagikan kepada beberapa subproses bebas (fasa terjemahan), yang dilaksanakan oleh blok penterjemah yang sepadan. Adalah mudah untuk mempertimbangkan analisis leksikal, analisis sintaksis, analisis semantik dan

sintesis program objek. Walau bagaimanapun, dalam banyak penyusun sebenar fasa ini dipecahkan kepada beberapa subfasa, dan mungkin juga terdapat fasa lain (contohnya, pengoptimuman kod objek). Dalam Rajah. 1.1 menunjukkan yang dipermudahkan model berfungsi penterjemah.

Mengikut model ini, program input terutamanya tertakluk kepada pemprosesan leksikal. Tujuan analisis leksikal adalah untuk menterjemah program sumber ke dalam bahasa dalaman pengkompil, di mana kata kunci, pengecam, label dan pemalar dikurangkan kepada satu format dan digantikan dengan kod bersyarat: angka atau simbolik, yang dipanggil deskriptor. Setiap deskriptor terdiri daripada dua bahagian: kelas (jenis) token dan penunjuk ke alamat memori tempat maklumat tentang token tertentu disimpan. Biasanya maklumat ini disusun dalam jadual. Serentak dengan terjemahan program sumber ke dalam bahasa dalaman, pada peringkat analisis leksikal, kawalan leksikal- mengenal pasti perkataan yang tidak boleh diterima dalam program.

Penghurai mengambil output penganalisis leksikal dan menterjemahkan urutan imej token ke dalam bentuk program perantaraan. Program perantaraan pada asasnya ialah perwakilan pokok sintaks program. Yang terakhir mencerminkan struktur program asal, i.e. pesanan dan hubungan antara pengendalinya. Semasa pembinaan pokok sintaks, kawalan sintaksis – mengenal pasti ralat sintaks dalam atur cara.

Output sebenar penghurai mungkin merupakan urutan perintah yang diperlukan untuk membina perisian tengah, mengakses jadual direktori dan mengeluarkan mesej diagnostik apabila diperlukan.

nasi. 1.1. Model fungsian ringkas penterjemah

Sintesis program objek bermula, sebagai peraturan, dengan pengedaran dan peruntukan memori untuk objek program utama. Setiap ayat dalam program sumber kemudiannya diperiksa dan ayat semantik setara dalam bahasa objek dijana. Maklumat input di sini ialah pokok sintaks program dan jadual output penganalisis leksikal - jadual pengecam, jadual pemalar dan lain-lain. Analisis pokok membolehkan kami mengenal pasti urutan perintah yang dijana bagi atur cara objek, dan menggunakan jadual pengecam, kami menentukan jenis perintah yang sah untuk nilai operan dalam arahan yang dihasilkan (contohnya, arahan yang perlu dijana: titik tetap atau terapung, dsb.).

Penjanaan sebenar program objek sering didahului oleh analisis semantik, yang melibatkan pelbagai jenis pemprosesan semantik. Satu jenis ialah menyemak konvensyen semantik dalam program. Contoh konvensyen sedemikian: penerangan unik bagi setiap pengecam dalam atur cara, takrif pembolehubah dibuat sebelum ia digunakan, dsb. Analisis semantik boleh dilakukan pada fasa terjemahan kemudian, contohnya, pada fasa pengoptimuman program, yang juga boleh dimasukkan dalam penterjemah. Matlamat pengoptimuman adalah untuk mengurangkan masa atau sumber memori capaian rawak diperlukan untuk melaksanakan program objek.

Ini adalah aspek utama proses terjemahan daripada bahasa peringkat tinggi. Organisasi pelbagai fasa terjemahan dan kaedah praktikal yang berkaitan untuk penerangan matematik mereka dibincangkan di bawah.

Matlamat dan objektif disiplin. Konsep dan definisi asas. Ciri-ciri umum bahasa pengaturcaraan dan penterjemah. Struktur umum penterjemah. Pilihan untuk interaksi blok penterjemah.

Matlamat dan objektif disiplin

Pada masa ini, bahasa tiruan yang menggunakan perwakilan teks untuk menggambarkan kawasan subjek digunakan secara meluas bukan sahaja dalam pengaturcaraan, tetapi juga di kawasan lain. Dengan bantuan mereka, struktur semua jenis dokumen, tiga dimensi alam maya, antara muka grafik pengguna dan banyak objek lain yang digunakan dalam model dan dalam dunia sebenar. Untuk membolehkan huraian teks ini disusun dengan betul, dan kemudian dikenali dan ditafsir dengan betul, kaedah khas analisis dan transformasinya digunakan. Kaedah ini berdasarkan teori bahasa dan tatabahasa formal, serta teori automata. Sistem perisian, direka untuk menganalisis dan mentafsir teks, dipanggil penterjemah.

Walaupun fakta bahawa beribu-ribu bahasa yang berbeza dan penterjemah mereka telah dibangunkan setakat ini, proses mencipta aplikasi baru di kawasan ini tidak berhenti. Ini disebabkan kedua-dua pembangunan teknologi pengeluaran sistem komputer dan keperluan untuk menyelesaikan masalah gunaan yang semakin kompleks. Di samping itu, unsur-unsur teori bahasa dan tatabahasa formal boleh digunakan dalam pelbagai bidang lain, contohnya, apabila menerangkan struktur data, fail, imej, yang dibentangkan bukan dalam teks, tetapi dalam format binari. Kaedah ini juga berguna apabila membangunkan penterjemah anda sendiri, walaupun di mana analog yang sepadan sudah wujud. Perkembangan sedemikian mungkin disebabkan oleh pelbagai sebab, khususnya, batasan fungsi, kekurangan penyetempatan, dan kecekapan rendah. Sebagai contoh, salah satu perkembangan terkini Microsoft ialah bahasa pengaturcaraan C#, dan salah satu sebab penciptaannya ialah keinginan untuk mengurangkan populariti bahasa pengaturcaraan Java. Terdapat banyak contoh lain di mana membangunkan penterjemah anda sendiri mungkin relevan. Oleh itu, asas-asas teori bahasa dan tatabahasa formal, serta kaedah praktikal Perkembangan penterjemah terletak pada asas pendidikan kejuruteraan dalam sains komputer dan sains komputer.

Bahan yang dicadangkan menyentuh asas kaedah untuk membangunkan penterjemah dan mengandungi maklumat yang diperlukan untuk mengkaji logik fungsi mereka, alat matematik yang digunakan (teori bahasa formal dan tatabahasa formal, bahasa metal). Ia digunakan sebagai sebahagian daripada kursus kuliah sepanjang semester yang diberikan untuk pelbagai kepakaran di Fakulti Informatik dan Sains Komputer Universiti Teknikal Negeri Krasnoyarsk. Semasa kerja makmal, kenalan langsung dengan kaedah individu untuk mencipta penterjemah dijalankan.

Tujuan disiplin: untuk memberikan pengetahuan tentang asas-asas teori bahasa dan tatabahasa formal, teori automata, kaedah membangunkan penterjemah.

Untuk mencapai matlamat ini, tugas-tugas berikut diselesaikan semasa mengajar disiplin:

1. Kursus kuliah meneliti prinsip umum mengatur proses terjemahan dan struktur penterjemah. Asas-asas teori membina penterjemah dipelajari.
2. Semasa kelas makmal dan semasa kerja bebas penyatuan praktikal pengetahuan teori yang diperolehi dijalankan: penterjemah untuk bahasa pengaturcaraan mudah sedang dibangunkan.

Konsep dan definisi asas

Kebanyakan definisi yang dipertimbangkan dipinjam daripada [ARNFTS Kamus penerangan Inggeris-Rusia-Jerman-Perancis mengenai teknologi komputer dan pemprosesan data, 4132 istilah. Di bawah. ed. A.A. Dorodnitsyna. M.: 1978. 416 hlm.) ].

Penterjemah - program perkhidmatan, yang mengubah atur cara sumber yang disediakan dalam bahasa pengaturcaraan input kepada program kerja yang disediakan dalam bahasa objek.

Takrifan di atas digunakan untuk semua jenis program penyiaran. Namun begitu, setiap program ini mungkin mempunyai ciri tersendiri dalam mengatur proses penyiaran. Pada masa ini, penterjemah dibahagikan kepada tiga kumpulan utama: penghimpun, penyusun dan jurubahasa.

Asembler - program utiliti sistem yang menukar binaan simbolik kepada arahan bahasa mesin. Ciri khusus pemasang ialah mereka melaksanakan terjemahan verbatim satu arahan simbolik ke dalam satu arahan mesin. Oleh itu, bahasa himpunan (juga dipanggil autokod) direka untuk memudahkan persepsi sistem arahan komputer dan mempercepatkan pengaturcaraan dalam sistem arahan ini. Adalah lebih mudah bagi seorang pengaturcara untuk mengingati penunjuk mnemonik arahan mesin daripada kod binari mereka. Oleh itu, keuntungan utama dicapai bukan dengan meningkatkan kuasa arahan individu, tetapi dengan meningkatkan kecekapan persepsi mereka.

Pada masa yang sama, bahasa himpunan, sebagai tambahan kepada analog perintah mesin, mengandungi banyak arahan tambahan yang memudahkan, khususnya, mengurus sumber komputer, menulis serpihan berulang, dan membina program berbilang modul. Oleh itu, ekspresi bahasa adalah lebih kaya daripada sekadar bahasa pengekodan simbolik, yang sangat meningkatkan kecekapan pengaturcaraan.

Penyusun - ialah program perkhidmatan yang menterjemahkan atur cara yang ditulis dalam bahasa pengaturcaraan sumber kepada bahasa mesin. Sama seperti penghimpun, pengkompil menukar atur cara daripada satu bahasa ke bahasa lain (paling kerap, ke dalam bahasa komputer tertentu). Pada masa yang sama, arahan bahasa sumber berbeza dengan ketara dalam organisasi dan kuasa daripada arahan bahasa mesin. Terdapat bahasa di mana satu arahan bahasa sumber diterjemahkan ke dalam 7-10 arahan mesin. Walau bagaimanapun, terdapat juga bahasa di mana setiap arahan boleh mempunyai 100 atau lebih arahan mesin (contohnya, Prolog). Di samping itu, bahasa sumber sering menggunakan penaipan data yang ketat, dilakukan melalui penerangan awal mereka. Pengaturcaraan mungkin tidak bergantung pada pengekodan algoritma, tetapi pada pemikiran dengan teliti tentang struktur data atau kelas. Proses penterjemahan daripada bahasa tersebut biasanya dipanggil kompilasi, dan bahasa sumber biasanya diklasifikasikan sebagai bahasa pengaturcaraan peringkat tinggi (atau bahasa peringkat tinggi). Abstraksi bahasa pengaturcaraan daripada sistem arahan komputer membawa kepada penciptaan bebas pelbagai bahasa yang memberi tumpuan kepada menyelesaikan masalah tertentu. Bahasa telah muncul untuk pengiraan saintifik, pengiraan ekonomi, akses kepada pangkalan data, dan lain-lain.

Jurubahasa - program atau peranti yang menjalankan terjemahan operator demi operator dan pelaksanaan program asal. Tidak seperti pengkompil, penterjemah tidak menghasilkan program bahasa mesin sebagai output. Setelah mengenali arahan dalam bahasa sumber, ia segera melaksanakannya. Kedua-dua penyusun dan jurubahasa menggunakan kaedah analisis yang sama teks sumber program. Tetapi jurubahasa membenarkan anda untuk mula memproses data selepas menulis walaupun satu arahan. Ini menjadikan proses pembangunan dan penyahpepijatan program lebih fleksibel. Di samping itu, ketiadaan kod mesin keluaran memungkinkan untuk tidak "menghancurkan" peranti luaran dengan fail tambahan, dan penterjemah itu sendiri boleh dengan mudah disesuaikan dengan mana-mana seni bina mesin, setelah membangunkannya sekali sahaja dalam bahasa pengaturcaraan yang digunakan secara meluas. Oleh itu, bahasa yang ditafsirkan seperti Skrip Java, Skrip VB, telah tersebar luas. Kelemahan jurubahasa adalah kelajuan rendah pelaksanaan program. Biasanya, program yang ditafsir berjalan 50 hingga 100 kali lebih perlahan daripada program asli.

Emulator - program atau perisian dan alat perkakasan yang menyediakan keupayaan, tanpa pengaturcaraan semula, untuk melaksanakan pada komputer tertentu program yang menggunakan kod atau kaedah melaksanakan operasi yang berbeza daripada komputer yang diberikan. Emulator adalah serupa dengan penterjemah kerana ia melaksanakan secara langsung atur cara yang ditulis dalam bahasa tertentu. Walau bagaimanapun, selalunya ia adalah bahasa mesin atau kod perantaraan. Kedua-duanya mewakili arahan dalam kod binari yang boleh dilaksanakan serta-merta selepas kod operasi diiktiraf. Tidak seperti program teks, tidak perlu mengenali struktur program atau memilih operan.

Emulator digunakan agak kerap untuk pelbagai tujuan. Sebagai contoh, apabila membangunkan sistem pengkomputeran baharu, emulator pertama kali dicipta yang menjalankan program yang dibangunkan untuk komputer yang belum wujud. Ini membolehkan anda menilai sistem arahan dan membangunkan asas perisian walaupun sebelum peralatan yang sepadan dicipta.

Selalunya, emulator digunakan untuk menjalankan program lama pada yang baru. komputer. Kebiasaannya, komputer yang lebih baharu lebih pantas dan mempunyai kualiti yang lebih baik peralatan pinggiran. Ini membolehkan anda meniru program lama dengan lebih cekap daripada menjalankannya pada komputer lama. Contoh pendekatan ini ialah pembangunan emulator untuk komputer rumah ZX Spectrum dengan mikropemproses Z80. Masih terdapat orang yang suka bermain permainan pada emulator yang sudah lapuk, tetapi masih tidak kehilangan daya tarikan mereka dahulu, program permainan. Emulator juga boleh digunakan sebagai analog moden yang lebih murah sistem komputer, sambil memberikan prestasi yang boleh diterima setara dengan model kelas rendah bagi keluarga seni bina tertentu. Contohnya ialah emulator PC IBM komputer yang serasi, dilaksanakan pada komputer Apple yang lebih berkuasa. Sejumlah emulator yang ditulis untuk IBM PC berjaya menggantikan pelbagai konsol permainan.

Emulator perwakilan perantaraan, serta jurubahasa, boleh dipindahkan dengan mudah dari satu seni bina komputer ke yang lain, membolehkan penciptaan perisian mudah alih. Sifat inilah yang menentukan kejayaan bahasa pengaturcaraan Java, dari mana program ini diterjemahkan ke dalam kod perantaraan. Melaksanakan kod ini java maya mesin itu tidak lebih daripada emulator yang menjalankan mana-mana sistem pengendalian moden.

Transkoder - program atau peranti perisian, menterjemah program yang ditulis dalam bahasa mesin satu komputer kepada program dalam bahasa mesin komputer lain. Jika emulator adalah analog penterjemah yang kurang pintar, maka transcoder bertindak dalam kapasiti yang sama berhubung dengan pengkompil. Begitu juga, kod mesin sumber (dan biasanya binari) atau perwakilan perantaraan ditukar kepada kod lain yang serupa dengan satu arahan dan tanpa sebarang analisis umum struktur program sumber. Transkoder berguna apabila memindahkan atur cara dari satu seni bina komputer ke yang lain. Ia juga boleh digunakan untuk membina semula teks program bahasa peringkat tinggi daripada kod binari sedia ada.

Makropemproses - program yang menggantikan satu urutan aksara dengan yang lain[Brown]. Ini adalah jenis penyusun. Ia menjana teks output dengan memproses sisipan khas yang terletak dalam teks sumber. Sisipan ini direka bentuk dengan cara yang istimewa dan tergolong dalam binaan bahasa yang dipanggil makrolanguage. Makropemproses sering digunakan sebagai alat tambah kepada bahasa pengaturcaraan, meningkatkan fungsi sistem pengaturcaraan. Hampir mana-mana pemasang mengandungi makropemproses, yang meningkatkan kecekapan membangunkan program mesin. Sistem pengaturcaraan sedemikian biasanya dipanggil macroassemblers.

Makropemproses juga digunakan dengan bahasa peringkat tinggi. Mereka meningkatkan fungsi bahasa seperti PL/1, C, C++. Pemproses makro digunakan secara meluas terutamanya dalam C dan C++, menjadikannya lebih mudah untuk menulis atur cara. Contoh penggunaan meluas makropemproses ialah perpustakaan kelas Microsoft Foundation Classes (MFC). Melalui sisipan makro, ia melaksanakan kad mesej dan lain-lain objek perisian. Pada masa yang sama, makropemproses meningkatkan kecekapan pengaturcaraan tanpa mengubah sintaks dan semantik bahasa.

Sintaks - satu set peraturan bahasa tertentu yang menentukan pembentukan unsur-unsurnya. Dengan kata lain, ini satu set peraturan untuk pembentukan urutan aksara yang signifikan secara semantik dalam bahasa tertentu. Sintaks ditentukan menggunakan peraturan yang menerangkan konsep bahasa. Contoh konsep ialah: pembolehubah, ungkapan, pengendali, prosedur. Urutan konsep dan penggunaannya yang boleh diterima dalam peraturan menentukan struktur yang betul secara sintaksis yang membentuk atur cara. Ia adalah hierarki objek, dan bukan cara mereka berinteraksi antara satu sama lain, yang ditakrifkan melalui sintaks. Sebagai contoh, pernyataan hanya boleh berlaku dalam prosedur, ungkapan dalam pernyataan, pembolehubah boleh terdiri daripada nama dan indeks pilihan, dsb. Sintaks tidak dikaitkan dengan fenomena sedemikian dalam program sebagai "melompat ke label yang tidak wujud" atau "pembolehubah dengan nama yang diberikan tidak ditakrifkan." Inilah yang dilakukan oleh semantik.

Semantik - peraturan dan syarat yang menentukan hubungan antara unsur bahasa dengan makna semantiknya, serta tafsiran makna makna binaan sintaksis bahasa.. Objek bahasa pengaturcaraan bukan sahaja diletakkan dalam teks mengikut hierarki tertentu, tetapi juga saling berkaitan melalui konsep lain yang membentuk pelbagai persatuan. Sebagai contoh, pembolehubah, yang sintaksnya mentakrifkan lokasi yang sah hanya dalam pengisytiharan dan beberapa pernyataan, mempunyai jenis tertentu, boleh digunakan dengan bilangan operasi yang terhad, mempunyai alamat, saiz, dan mesti diisytiharkan sebelum ia boleh. digunakan dalam program.

Penganalisis sintaksis - komponen pengkompil yang menyemak penyataan sumber untuk pematuhan dengan peraturan sintaksis dan semantik bahasa pengaturcaraan tertentu. Walaupun namanya, penganalisis menyemak kedua-dua sintaks dan semantik. Ia terdiri daripada beberapa blok, setiap satunya menyelesaikan masalahnya sendiri. Ia akan dibincangkan dengan lebih terperinci apabila menerangkan struktur penterjemah.

Ciri umum bahasa pengaturcaraan dan penterjemah

Bahasa pengaturcaraan agak berbeza antara satu sama lain dalam tujuan, struktur, kerumitan semantik, dan kaedah pelaksanaan. Ini mengenakan ciri khususnya sendiri pada pembangunan penterjemah tertentu.

Bahasa pengaturcaraan adalah alat untuk menyelesaikan masalah dalam bidang subjek yang berbeza, yang menentukan spesifik organisasi mereka dan perbezaan tujuan. Contohnya termasuk bahasa seperti Fortran, yang berorientasikan kepada pengiraan saintifik, C, yang bertujuan untuk pengaturcaraan sistem, Prolog, yang menerangkan masalah inferens dengan berkesan, dan Lisp, yang digunakan untuk pemprosesan senarai rekursif. Contoh-contoh ini boleh diteruskan. Setiap bidang subjek meletakkan keperluannya sendiri pada organisasi bahasa itu sendiri. Oleh itu, kita boleh perhatikan pelbagai bentuk perwakilan operator dan ungkapan, perbezaan dalam set operasi asas, dan penurunan kecekapan pengaturcaraan apabila menyelesaikan masalah yang tidak berkaitan dengan kawasan subjek. Perbezaan linguistik juga tercermin dalam struktur penterjemah. Lisp dan Prolog paling kerap dilaksanakan dalam mod tafsiran kerana fakta bahawa ia menggunakan penjanaan dinamik jenis data semasa pengiraan. Penterjemah Fortran dicirikan oleh pengoptimuman agresif kod mesin yang terhasil, yang menjadi mungkin disebabkan oleh semantik binaan bahasa yang agak mudah - khususnya, kerana ketiadaan mekanisme untuk penamaan alternatif pembolehubah melalui penunjuk atau rujukan. Kehadiran penunjuk dalam bahasa C mengenakan keperluan khusus untuk peruntukan memori dinamik.

Struktur bahasa mencirikan hubungan hierarki antara konsepnya, yang digambarkan oleh peraturan sintaksis. Bahasa pengaturcaraan boleh sangat berbeza antara satu sama lain dalam organisasi konsep individu dan hubungan antara mereka. Bahasa pengaturcaraan PL/1 membenarkan prosedur dan fungsi sarang sewenang-wenangnya, manakala dalam C semua fungsi mesti berada pada tahap sarang luar. Bahasa C++ membenarkan pembolehubah diisytiharkan pada mana-mana titik dalam program sebelum penggunaan pertamanya, manakala dalam pembolehubah Pascal mesti ditakrifkan dalam kawasan pengisytiharan khas. Mengambil ini lebih jauh ialah PL/1, yang membenarkan pembolehubah diisytiharkan selepas ia digunakan. Atau anda boleh meninggalkan penerangan sama sekali dan menggunakan peraturan lalai. Bergantung pada keputusan yang dibuat, penterjemah boleh menganalisis program dalam satu atau beberapa pas, yang mempengaruhi kelajuan terjemahan.

Semantik bahasa pengaturcaraan berbeza secara meluas. Mereka berbeza bukan sahaja dalam ciri pelaksanaan operasi individu, tetapi juga dalam paradigma pengaturcaraan, yang menentukan perbezaan asas dalam kaedah pembangunan program. Spesifik pelaksanaan operasi mungkin melibatkan kedua-dua struktur data yang sedang diproses dan peraturan untuk memproses jenis data yang sama. Bahasa seperti PL/1 dan APL menyokong operasi matriks dan vektor. Kebanyakan bahasa berfungsi terutamanya dengan skalar, menyediakan prosedur dan fungsi yang ditulis oleh pengaturcara untuk memproses tatasusunan. Tetapi walaupun semasa menjalankan operasi menambah dua integer, bahasa seperti C dan Pascal boleh berkelakuan berbeza.

Bersama-sama dengan pengaturcaraan prosedur tradisional, juga dipanggil imperatif, terdapat paradigma seperti pengaturcaraan berfungsi, pengaturcaraan logik dan pengaturcaraan berorientasikan objek. Saya berharap paradigma pengaturcaraan prosedur-parametrik yang saya cadangkan akan mengambil tempatnya dalam siri ini [Legalov2000]. Struktur konsep dan objek bahasa sangat bergantung pada paradigma yang dipilih, yang juga mempengaruhi pelaksanaan penterjemah.

Malah bahasa yang sama boleh dilaksanakan dalam beberapa cara. Ini disebabkan oleh fakta bahawa teori tatabahasa formal membenarkan kaedah yang berbeza untuk menghuraikan ayat yang sama. Selaras dengan ini, penterjemah boleh memperoleh hasil yang sama (program objek) daripada teks sumber asal dengan cara yang berbeza.

Pada masa yang sama, semua bahasa pengaturcaraan mempunyai beberapa ciri dan parameter yang sama. Kesamaan ini juga menentukan prinsip penyusunan penterjemah yang serupa untuk semua bahasa.

1. Bahasa pengaturcaraan direka untuk memudahkan pengaturcaraan. Oleh itu, pengendali dan struktur data mereka lebih berkuasa daripada dalam bahasa mesin.
2. Untuk meningkatkan keterlihatan program, bukannya kod angka, representasi simbolik atau grafik bagi binaan bahasa digunakan, yang lebih mudah untuk persepsi manusia.
3. Untuk mana-mana bahasa ia ditakrifkan:

• Banyak simbol yang boleh digunakan untuk menulis program yang betul (abjad), elemen asas.
• Banyak program yang betul (sintaks).
• "Maksud" setiap program yang betul (semantik).

Tanpa mengira spesifik bahasa, mana-mana penterjemah boleh dianggap sebagai penukar berfungsi F, menyediakan pemetaan unik dari X ke Y, di mana X ialah atur cara dalam bahasa sumber, Y ialah atur cara dalam bahasa output. Oleh itu, proses terjemahan itu sendiri boleh dibentangkan secara formal dengan ringkas dan jelas:

Secara rasmi, setiap atur cara X yang betul ialah rangkaian simbol daripada beberapa abjad A, diubah menjadi rantai Y yang sepadan, terdiri daripada simbol abjad B.

Bahasa pengaturcaraan, seperti mana-mana sistem yang kompleks, ditakrifkan melalui hierarki konsep yang mentakrifkan hubungan antara unsur-unsurnya. Konsep-konsep ini saling berkaitan mengikut peraturan sintaksis. Setiap program yang dibina mengikut peraturan ini mempunyai struktur hierarki yang sepadan.

Dalam hal ini, ciri umum berikut boleh dibezakan tambahan untuk semua bahasa dan programnya: setiap bahasa mesti mengandungi peraturan yang membenarkan menjana program yang sepadan dengan bahasa ini atau mengiktiraf surat-menyurat antara program bertulis dan bahasa tertentu.

Hubungan antara struktur atur cara dan bahasa pengaturcaraan dipanggil pemetaan sintaksis.

Sebagai contoh, pertimbangkan hubungan antara struktur hierarki dan rentetan simbol yang mentakrifkan ungkapan aritmetik berikut:

Dalam kebanyakan bahasa pengaturcaraan, ungkapan ini mentakrifkan hierarki objek program, yang boleh dipaparkan sebagai pokok (Rajah 1.1.):

Bulatan mewakili simbol yang digunakan sebagai struktur asas, dan segi empat tepat mewakili konsep komposit yang mempunyai struktur hierarki dan mungkin rekursif. Hierarki ini ditakrifkan menggunakan peraturan sintaksis yang ditulis dalam bahasa khas yang dipanggil metalanguage (metalanguage akan dibincangkan dengan lebih terperinci semasa mempelajari tatabahasa formal):

<выражение> ::= <слагаемое> | <выражение> + <слагаемое>

<слагаемое> ::= <множитель> | <слагаемое> * <множитель>

<множитель> ::= <буква> | (<выражение>)

<буква>

Catatan. Tanda "::=" dibaca sebagai "ini". Paip "|" berbunyi seperti "atau".

Jika peraturan ditulis secara berbeza, maka struktur hierarki. Sebagai contoh, kita boleh memberikan cara menulis peraturan berikut:

<выражение> ::= <операнд> | <выражение> + < операнд > | <выражение> * < операнд >

<операнд> ::= <буква> | (<выражение>)

<буква>::= a | b | c | d | i | f | g | h | i | j | k | l | m | n | o | p | q | r | s | t | u | v | w | x | y | z

Hasil daripada menghurai yang sama ungkapan aritmetik struktur hierarki akan dibina, ditunjukkan dalam Rajah. 1.2.

Perlu diingatkan bahawa struktur hierarki dalam kes umum mungkin sama sekali tidak berkaitan dengan semantik ungkapan. Dalam kedua-dua kes, keutamaan operasi boleh dilaksanakan mengikut peraturan yang diterima umum, apabila pendaraban mendahului penambahan (atau sebaliknya, semua operasi boleh mempunyai keutamaan yang sama di bawah mana-mana set peraturan). Walau bagaimanapun, struktur pertama jelas menyokong pelaksanaan selanjutnya keutamaan yang diterima umum, manakala yang kedua lebih sesuai untuk melaksanakan operasi dengan keutamaan yang sama dan melaksanakannya dari kanan ke kiri.

Proses mencari struktur sintaksis program yang diberikan dipanggil menghurai.

Struktur sintaksis yang betul dalam satu bahasa mungkin tidak betul dalam bahasa lain. Sebagai contoh, dalam bahasa Forth ungkapan yang diberikan tidak akan dikenali. Walau bagaimanapun, untuk bahasa ini ungkapan postfix yang betul ialah:

Struktur sintaksisnya diterangkan oleh peraturan:

<выражение> ::= <буква> | <операнд> <операнд> <операция>

< операнд > ::= < буква > | < выражение >

< операция > ::= + | *

<буква>::= a | b | c | d | i | f | g | h | i | j | k | l | m | n | o | p | q | r | s | t | u | v | w | x | y | z

Pokok hierarki yang mentakrifkan struktur sintaksis dibentangkan dalam Rajah. 1.3.

Satu lagi ciri ciri semua bahasa ialah semantik mereka. Ia menentukan maksud operasi bahasa dan ketepatan operan. Rantaian yang mempunyai struktur sintaksis yang sama dalam bahasa pengaturcaraan yang berbeza mungkin berbeza dalam semantik (yang, sebagai contoh, diperhatikan dalam C++, Pascal, Asas untuk serpihan ungkapan aritmetik di atas).

Pengetahuan tentang semantik bahasa membolehkan anda memisahkannya daripada sintaksnya dan menggunakannya untuk penukaran kepada bahasa lain (untuk menjana kod).

Perihalan semantik dan pengiktirafan ketepatannya biasanya merupakan bahagian penterjemah yang paling intensif buruh dan besar, kerana ia perlu untuk menghitung dan menganalisis banyak pilihan untuk gabungan operasi dan operan yang sah.

Struktur penterjemah umum

Sifat dan corak biasa wujud dalam kedua-dua bahasa pengaturcaraan yang berbeza dan penterjemah daripada bahasa ini. Mereka menjalani proses serupa untuk menukar teks sumber. Walaupun pada hakikatnya interaksi proses ini boleh diatur dengan cara yang berbeza, adalah mungkin untuk mengenal pasti fungsi yang pelaksanaannya membawa kepada hasil yang sama. Mari kita panggil fungsi tersebut sebagai fasa proses terjemahan.

Memandangkan persamaan antara pengkompil dan jurubahasa, mari kita lihat fasa-fasa yang wujud dalam pengkompil. Ia menyerlahkan:

1. Fasa analisis leksikal.
2. Fasa penghuraian yang terdiri daripada:

• pengecaman struktur sintaksis;
• analisis semantik, semasa kerja dengan jadual dijalankan, menghasilkan perwakilan semantik pertengahan atau model objek bahasa.

Fasa penjanaan kod, yang:

• analisis semantik komponen perwakilan perantaraan atau model objek bahasa;
• menterjemah perwakilan perantaraan atau model objek kepada kod objek.

Bersama-sama dengan fasa utama proses terjemahan, fasa tambahan juga mungkin:

2a. Fasa penerokaan perwakilan pertengahan dan pengoptimuman, yang terdiri daripada:

2a.1. menganalisis ketepatan perwakilan pertengahan;
2a.2. pengoptimuman perwakilan perantaraan.

3a. Fasa pengoptimuman kod objek.

Jurubahasa berbeza kerana fasa penjanaan kod biasanya digantikan dengan fasa meniru unsur perwakilan perantaraan atau model objek bahasa. Di samping itu, jurubahasa biasanya tidak mengoptimumkan perwakilan perantaraan, tetapi segera menirunya.

Di samping itu, adalah mungkin untuk membezakan proses analisis dan pembetulan ralat yang wujud dalam teks sumber yang diproses program yang seragam untuk semua fasa.

Struktur umum pengkompil, dengan mengambil kira fasa yang ada di dalamnya, dibentangkan dalam Rajah. 1.4.

Ia terdiri daripada penganalisis leksikal, penghurai, penjana kod dan penganalisis ralat. Daripada penjana kod, penterjemah menggunakan emulator (Rajah 1.5), di mana, sebagai tambahan kepada elemen perwakilan perantaraan, data sumber dipindahkan. Output emulator adalah hasil pengiraan.

Penganalisis leksikal (juga dikenali sebagai pengimbas) membaca rentetan input aksara dan mengumpulkannya ke dalam struktur asas yang dipanggil leksem. Setiap token mempunyai kelas dan makna. Biasanya, calon untuk peranan leksem adalah konstruk bahasa asas, contohnya, pengecam, nombor nyata, ulasan. Token yang terhasil dihantar ke parser. Pengimbas bukan bahagian wajib penterjemah. Walau bagaimanapun, ia membolehkan anda meningkatkan kecekapan proses terjemahan. Analisis leksikal dibincangkan dengan lebih terperinci dalam topik: "Organisasi analisis leksikal."

Penghurai menghuraikan atur cara sumber menggunakan leksem masuk, membina struktur sintaksis program dan analisis semantik dengan pembentukan model objek bahasa. Model objek mewakili struktur sintaksis, dilengkapi dengan hubungan semantik antara konsep sedia ada. Sambungan ini boleh menjadi:

• rujukan kepada pembolehubah, jenis data dan nama prosedur yang diletakkan dalam jadual nama;
• sambungan yang menentukan urutan pelaksanaan arahan;
• sambungan yang menentukan sarang unsur model objek bahasa dan lain-lain.

Oleh itu, parser adalah blok penterjemah yang agak kompleks. Oleh itu, ia boleh dibahagikan kepada komponen berikut:

• pengecam;
• blok analisis semantik;
• model objek, atau perwakilan perantaraan, yang terdiri daripada jadual nama dan struktur sintaksis.

Struktur umum penghurai ditunjukkan dalam Rajah. 1.6.

Pengecam menerima rangkaian leksem dan, berdasarkannya, melakukan penghuraian mengikut peraturan yang digunakan. Token, apabila berjaya menghurai peraturan, dipindahkan ke penganalisis semantik, yang membina jadual nama dan merekodkan serpihan struktur sintaksis. Selain itu, sambungan semantik tambahan direkodkan antara jadual nama dan struktur sintaksis. Akibatnya, model objek program terbentuk, dibebaskan daripada mengikat kepada sintaks bahasa pengaturcaraan. Selalunya, bukannya struktur sintaksis yang menyalin sepenuhnya hierarki objek bahasa, analog yang dipermudahkan dicipta, yang dipanggil perwakilan perantaraan.

Penganalisis ralat menerima maklumat tentang ralat yang berlaku dalam pelbagai blok penterjemah. Menggunakan maklumat yang diterima, ia menjana mesej kepada pengguna. selain itu, blok ini boleh cuba membetulkan ralat untuk meneruskan analisis dengan lebih lanjut. Dia juga bertanggungjawab terhadap tindakan yang berkaitan dengan penyiapan program yang betul sekiranya tidak dapat meneruskan siaran.

Penjana kod membina kod mesin objek berdasarkan analisis model objek atau perwakilan perantaraan. Pembinaan kod itu disertakan dengan analisis semantik tambahan yang berkaitan dengan keperluan untuk menukar arahan umum kepada kod komputer tertentu. Pada peringkat analisis sedemikian, kemungkinan transformasi akhirnya ditentukan, dan pilihan yang berkesan dipilih. Penjanaan kod itu sendiri ialah pengekodan semula satu arahan ke yang lain.

Pilihan untuk interaksi blok penterjemah

Organisasi proses terjemahan, yang menentukan pelaksanaan fasa utama, boleh dijalankan dalam pelbagai cara. Ini ditentukan oleh pelbagai pilihan untuk interaksi blok penterjemah: penganalisis leksikal, penghurai dan penjana kod. Walaupun keputusan akhir yang sama, pelbagai pilihan interaksi blok penterjemah menyediakan pelbagai pilihan untuk menyimpan data perantaraan. Terdapat dua pilihan utama untuk interaksi blok penterjemah:

• organisasi berbilang pas, di mana setiap fasa adalah proses bebas yang memindahkan kawalan ke fasa seterusnya hanya selepas pemprosesan lengkap datanya;
• organisasi laluan tunggal, di mana semua fasa mewakili satu proses dan menghantar data antara satu sama lain dalam serpihan kecil.

Berdasarkan dua pilihan utama, anda juga boleh membuat pelbagai kombinasi daripadanya.

Organisasi interaksi berbilang pas antara blok penterjemah

Versi interaksi blok ini, menggunakan pengkompil sebagai contoh, dibentangkan dalam Rajah 1.7.

Penganalisis leksikal memproses sepenuhnya teks sumber, membentuk rantaian keluaran yang terdiri daripada semua leksem yang diterima. Hanya selepas ini kawalan dipindahkan ke parser. Penghurai menerima rantaian leksem yang dijana dan, berdasarkannya, membentuk perwakilan perantaraan atau model objek. Selepas menerima keseluruhan model objek, ia memberikan kawalan kepada penjana kod. Penjana kod, berdasarkan model objek bahasa, membina kod mesin yang diperlukan

Kelebihan pendekatan ini termasuk:

1. Pengasingan fasa individu, yang membolehkan pelaksanaan dan penggunaan bebas mereka.
2. Keupayaan untuk menyimpan data yang diperoleh hasil daripada operasi setiap fasa pada peranti storan luaran dan menggunakannya mengikut keperluan.
3. Keupayaan untuk mengurangkan jumlah RAM yang diperlukan untuk mengendalikan penterjemah dengan memanggil fasa secara berurutan.

Kelemahannya termasuk:

1. Kehadiran jumlah besar maklumat perantaraan, dari mana masa ini Hanya sebahagian kecil masa diperlukan.
2. Kelajuan siaran yang perlahan disebabkan oleh pelaksanaan fasa yang berurutan dan penggunaan peranti storan luaran untuk menjimatkan RAM.

Pendekatan ini mungkin mudah apabila membina penterjemah daripada bahasa pengaturcaraan dengan struktur sintaksis dan semantik yang kompleks (contohnya, PL/I). Dalam situasi sedemikian, terjemahan sukar dicapai dalam satu pas, jadi lebih mudah untuk mewakili keputusan pas sebelumnya sebagai data perantaraan tambahan. Perlu diingatkan bahawa struktur semantik dan sintaksis bahasa yang kompleks boleh menyebabkan laluan tambahan yang diperlukan untuk mewujudkan kebergantungan yang diperlukan. Jumlah pas mungkin lebih daripada sepuluh. Bilangan pas juga boleh dipengaruhi oleh penggunaan ciri bahasa tertentu oleh program, seperti mengisytiharkan pembolehubah dan prosedur selepas ia digunakan, menggunakan peraturan pengisytiharan lalai dan sebagainya.

Organisasi satu laluan interaksi antara blok penterjemah

Salah satu pilihan untuk interaksi blok pengkompil dengan organisasi laluan tunggal dibentangkan dalam Rajah. 1.8.

Dalam kes ini, proses terjemahan berjalan seperti berikut. Penganalisis leksikal membaca serpihan teks sumber yang diperlukan untuk mendapatkan satu leksem. Selepas token dibentuk, ia memanggil parser dan memberikannya token yang dicipta sebagai parameter. Jika penghurai boleh membina elemen seterusnya bagi perwakilan perantaraan, maka ia berbuat demikian dan menghantar serpihan yang dibina kepada penjana kod. Jika tidak, penghurai mengembalikan kawalan kepada pengimbas, dengan itu menjelaskan bahawa token seterusnya telah diproses dan data baharu diperlukan.

Penjana kod berfungsi dengan cara yang sama. Berdasarkan serpihan perwakilan perantaraan yang diterima, ia mencipta serpihan kod objek yang sepadan. Selepas ini, kawalan kembali ke penghurai.

Setelah selesai teks sumber dan selesai pemprosesan semua data perantaraan oleh setiap blok, penganalisis leksikal memulakan proses penamatan program.

Selalunya, penterjemah laluan tunggal menggunakan skema kawalan yang berbeza, di mana penghurai memainkan peranan blok utama (Rajah 1.9).

Penganalisis leksikal dan penjana kod bertindak sebagai subrutin yang dipanggilnya. Sebaik sahaja penghurai memerlukan token lain, ia memanggil pengimbas. Apabila menerima serpihan perwakilan perantaraan, panggilan dibuat kepada penjana kod. Penyelesaian proses terjemahan berlaku selepas token terakhir diterima dan diproses dan dimulakan oleh penghurai.

Kelebihan skim satu laluan termasuk ketiadaan volum besar data perantaraan, kelajuan tinggi pemprosesan disebabkan gabungan fasa dalam satu proses dan ketiadaan akses kepada peranti storan luaran.

Kelemahan termasuk: kemustahilan melaksanakan skema terjemahan sedemikian untuk bahasa dengan struktur kompleks dan kekurangan data perantaraan yang boleh digunakan untuk analisis dan pengoptimuman yang kompleks.

Skim ini sering digunakan untuk bahasa pengaturcaraan yang mudah dalam struktur semantik dan sintaksis, baik dalam penyusun dan jurubahasa. Contoh bahasa tersebut ialah Asas dan Pascal. Jurubahasa klasik biasanya dibina menggunakan skema satu laluan, kerana pelaksanaan langsung dijalankan pada tahap serpihan individu perwakilan perantaraan. Organisasi interaksi antara blok penterjemah sedemikian ditunjukkan dalam Rajah. 1.10.

Interaksi gabungan blok penterjemah

Gabungan skim terjemahan berbilang laluan dan satu laluan menimbulkan pelbagai pilihan gabungan, kebanyakannya berjaya digunakan. Sebagai contoh, kita boleh mempertimbangkan sebahagian daripada mereka.

Dalam Rajah. Rajah 1.11 menunjukkan gambar rajah interaksi blok penterjemah, membahagikan keseluruhan proses kepada dua laluan. Pas pertama menjana perwakilan perantaraan lengkap program, dan yang kedua menjana kod. Menggunakan skema sedemikian membolehkan anda dengan mudah memindahkan penterjemah dari satu sistem komputer ke yang lain dengan menulis semula penjana kod.

Di samping itu, bukannya penjana kod, mudah untuk menyambungkan emulator perwakilan perantaraan, yang cukup mudah membolehkan anda membangunkan sistem pengaturcaraan dalam bahasa tertentu, berorientasikan kepada pelbagai persekitaran pelaksanaan. Contoh organisasi interaksi antara blok penterjemah ditunjukkan dalam Rajah. 1.12.

Bersama-sama dengan skim yang melibatkan penggantian penjana kod dengan emulator, terdapat penterjemah yang membenarkan penggunaan bersama mereka. Salah satu daripada skema tersebut ditunjukkan dalam Rajah. 1.13.

Proses penterjemahan, termasuk penjanaan kod, boleh diselesaikan dalam sebarang bilangan pas (contohnya menggunakan terjemahan laluan tunggal yang dibentangkan sebelum ini). Walau bagaimanapun, kod objek yang dijana tidak dilaksanakan pada sistem komputer yang sepadan, tetapi dicontohi pada komputer dengan seni bina yang berbeza. Skim ini digunakan dalam persekitaran yang dibina di sekeliling bahasa pengaturcaraan Java. Penterjemah itu sendiri menjana kod mesin maya Java, yang dicontohi dengan cara khas kendiri dan dalam persekitaran pelayar Internet.

Skim yang dibentangkan juga boleh mempunyai tafsiran yang lebih luas berhubung dengan mana-mana pengkompil yang menjana kod mesin. Masalahnya ialah kebanyakan komputer moden dilaksanakan menggunakan kawalan mikroprogram. Peranti kawalan program mikro boleh dianggap sebagai program yang meniru kod mesin. Ini membolehkan kita bercakap tentang penggunaan meluas skim terkini yang dibentangkan.

Soalan ujian dan tugasan

1. Namakan perbezaan:

• jurubahasa daripada penyusun;
• pengkompil daripada penghimpun;
• transkoder penterjemah;
• emulator daripada penterjemah;
• sintaks daripada semantik.

1. Beritahu kami tentang perkembangan terkini dalam bahasa pengaturcaraan yang anda ketahui. Berikan ciri-ciri utama bahasa-bahasa tersebut.
2. Berikan contoh khusus penggunaan kaedah terjemahan dalam bidang yang tidak berkaitan dengan bahasa pengaturcaraan.
3. Berikan contoh khusus bahasa pengaturcaraan yang disusun.
4. Berikan contoh khusus bahasa pengaturcaraan yang ditafsirkan.
5. Berikan contoh khusus bahasa pengaturcaraan di mana kedua-dua penyusun dan jurubahasa tersedia.
6. Kelebihan dan kekurangan utama penyusun.
7. Kelebihan dan kekurangan utama jurubahasa.
8. Terangkan perbezaan utama dalam sintaks dua bahasa pengaturcaraan yang anda tahu.
9. Terangkan perbezaan utama dalam semantik dua bahasa pengaturcaraan yang anda tahu.
10. Namakan fasa utama proses terjemahan dan tujuannya.
11. Namakan ciri khusus terjemahan satu laluan.
12. Namakan ciri khusus terjemahan berbilang laluan.
13. Berikan contoh kemungkinan gabungan terjemahan satu laluan dan berbilang laluan. Beritahu kami tentang kegunaan praktikal skim-skim ini.