Compiladores

Revisão de Conteúdos

• Listas
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• Grafos
• Árvores
• Gerenciamento de memória
• Sistemas operacionais

Processo de Compilação

• Compiladores vs. Interpretadores
  • Compiladores produzem arquivos executáveis a partir do código fonte
  • Interpretadores executam o código fonte, linha a linha.
• Máquinas virtuais (para bytecode)
  • Um compilador gera um arquivo com instruções para a máquina virtual (bytecode)
  • A máquina virtual interpreta o bytecode
• Trasnpiladores
  • Traduzem código de uma linguagem de programação para outra.
    • TypeScript
    • Teal
    • Objective-C e C with Classes

Questões

1. Qual a vantagem e desvantagens no uso de:
   • Compiladores
   • Interpretadores
   • Máquinas virtuais

Fases de um compilador

• Análise léxica

  Divide o código fonte em unidades léxicas, lexemas, que são elementos válidos da linguagem

  Inicializa a Tabela de Símbolos

  Por exemplo, a frase O chachorro comeu o biscoito., possui os lexemas <'O', artigo>, <'cachorro', substantivo>, <'comeu', verbo>, <'o', artigo>, <'biscoito', substantivo>.

  Como saber onde começa e termina uma palavra da linguagem?

  Ocach orroc o meu obis coito

• Análise sintática

  Junta as palavras e verifica se a ordem dos lexemas é válida dentro da linguagem.

  Atualiza a tabela de símbolos

  Cria uma árvore sintática da lingagem

• Análise semântica

  Percorre a árvore sintática e avalia se as operações executadas são permitidas dados os tipos de dados das expressões.

  Cria anotações ou modifica a árvore sintática.

  Tenta entender o que o programa está tentando fazer, o que é extremamente difícil, logo, compiladores fazem uma análise semântica limita, em geral, apenas procurando inconsistências.

  Exemplo: Pedro disse que Pedro deixou seu trabalho em casa?

  Ambiguidades em linguagens de programação levam a problemas de análise do código, o que pode dificultar o uso da linguagem.

• Geração de código intermediário

  Utilizamos um código intermediário para representar o conhecimento do programa e facilitar as fases de otimização e geração de código.

• Otimização

  Alterar o programa para…

  Executar mais rápido

  Utilizar menos memória

  Consumir menos energia

  Realizar menos comunicação em rede

  Diminuir as consultas aos dados

  A otimização também não é uma etapa fácil para o compilador

  x = y * 0 nem sempre pode ser otimizada para x = 0 (ex.: NaN)

• Geração de código alvo

  Tradução do código intermediário para o código alvo.

  O código alvo pode ser assembler relocável ou bytecode

Linguagens de Programação

• Modelos de linguagens de programação
  • Imperativas
  • Funcionais
  • Declarativas
  • Lógicas
  • Específicas de domínio
  • Orientadas a objetos
    • na verdade é uma característica que pode ser adicionada a qualquer um dos outros modelos de linguagem.
• Por que existem tantas linguagens?
  • Porque as necessidades de cada domínio são diferentes, e muitas vezes conflitantes.
• Por que ainda criamos novas linguagens, mesmo com algumas tão bem estabelecidas nos seus domínios?
  • Porque os computadores mudaram e problemas que existiam antes não existem mais, e novos problemas são mais relevantes ou possíveis de serem solucionados agora.
• O que é uma boa linguagem de programação?
  • Não existe uma métrica universalmente aceita.
  • Nem as características que nos guiariam para escolher uma são universalmente aceitas.
    • Legibilidade
    • Facilidade de escrever
    • Confiabilidade
    • Portabilidade
  • Linguagens muito utilizadas são linguagens boas?
    • Não necessariamente…
      • C/C++ tem uma curva de aprendizagem íngreme
      • Java tem o problema de se escrever demais
      • Javascript tem o problema de ser um amontoado de alterações
      • Python tem uma virtual machine lenta e (até hoje) não é paralelizável
      • Perl é dificílima de ler
      • PHP é PHP…
• O maior custo de uma nova linguagem é o treinamento dos programadores e sem programadores, a linguagem morre.

Exercícios

1. Estudar/executar qualquer tutorial de Git sugerido na Aula 1.
2. Terminar o exercício sobe histograma de palavras da Aula 1.

Recursos para essa aula

Bibliografia

1. Capítulo 1 do livro
   • AHO, Alfred V.; LAM, Monica S.; SETHI, Ravi; ULLMAN, Jeffrey B. Compilers: Principles, Techniques, & Tools 2^a Ed. Addisson Wesley. 2006. (Livro do Dragão Roxo)
2. Capítulos 1 e 2 do livro
   • SEBESTA, Robert. Conceitos de Linguagens de Programação. 11^a. Ed. Bookman.Porto Alegre, 2018.

Videos

• Aulas 2 e 3 do curso de Stanford CS143 Compiles

Material para a próxima aula

Bibliografia

1. Capítulo 2 do livro
   • AHO, Alfred V.; LAM, Monica S.; SETHI, Ravi; ULLMAN, Jeffrey B. Compilers: Principles, Techniques, & Tools 2^a Ed. Addisson Wesley. 2006. (Livro do Dragão Roxo)
2. Aulas 2, 3 e 4 do curso CS143 - Compilers da Universidade de Stanford

Videos

1. Aula 7 a 15 do curso de Stanford CS143 - Compilers (as aulas 4, 5, e 6 mostram a linguagem de programação, Cool, que está sendo implementada).
   • Embora os vídeos sejam relativos a próxima aula, esse conteúdo será revisto ao longo de todo o G1, logo, não é preciso ver todos os vídeos até a próxima aula, você pode dividir em, aproximadamente, 3 vídeos por semana, por 3 semanas.