Traduction des Langages : Le Compilateur Micro Java

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1 BARABZAN Jean-René OUAHAB Karim TUCITO David 2A IMA Traduction des Langages : Le Compilateur Micro Java µ Page 1

2 Introduction Le but de ce projet est d écrire en JAVA un compilateur Micro-Java générant du code pour la machine virtuelle TAM. Divers aspects de la compilation et de la programmation objet seront abordés. I La création de la Table des Symboles Voici la structure de notre table des Symboles sous forme UML : Une table des classes contient un «LinkedHashMap» des tables de symboles de chaque classe, et dans chaque table des symboles on retrouve des symboles. Un symbole est une classe abstraite implémentée par Méthode, type, Variable, Classe etc. Chaque sous-type de symbole possède ses propres attributs et méthodes (les méthodes ne sont pas sur ce schéma pour des raisons de lisibilité). Page 2

3 II L analyse du code L analyse lexicale est effectuée par «egg» ; il nous incombe d effectuer l analyse sémantique et syntaxique. Notre code est contenu dans un seul fichier (les classes y sont codées les unes après les autres), et ce fichier devra être soumis à 2 parcours distincts à cause du problème de la définition tardive. Le premier passage crée les symboles, crée et remplit la table des classes et les différentes tables des symboles. Si un type est utilisé alors qu il n a pas encore été déclaré, il est initialisé à un type temporaire et ne sera affecté au bon type qu au deuxième passage. Le second passage désérialise la table des classes sérialisée à la fin du premier passage, recherche dès que nécessaire les symboles dans cette table, réalise un contrôle de type, vérifie la visibilité lors de l appel, l affectation ou l utilisation d un attribut ou d une méthode, et génère le code par appel aux fonctions de la classe generetam. Page 3

4 III La génération de code La génération de code doit reposer sur une base générique afin de s adapter à un maximum de plateformes, ainsi nous avons utilisé le diagramme UML suivant : Page 4

5 Ainsi chaque générateur de code implémentera la classe code qui indique les procédures et méthode de base pour chaque opération, appel, etc., et pourra également définir ses propres attributs et méthodes. Par exemple la classe «generetam» pour la machine virtuelle TAM possède 2 attributs entiers statiques qui sont : - La taille d une adresse en TAM (en l occurrence 1) qui peut être adaptée si la machine virtuelle évolue. - Un entier permettant de ne pas avoir des labels de même nom. Les types en TAM : Nous disposons de 2 types de bases : les entiers «int» et les booléens «bool», qui seront représentés en TAM par un emplacement dans la pile. pile : Les autres types sont ceux définis par des classes, qui prendront 2 emplacements dans la Dans le premier est enregistrée l adresse de la table des méthodes de l instance, ce qui permet l appel de méthodes sur l instance. Dans le deuxième est enregistrée l adresse du tas à laquelle est stockée l instance. L appel de méthode : On rajoutera systématiquement l instance de la classe appelante avant tout appel de méthode afin de pouvoir gérer le problème du «this». L appel de méthode a été réalisé en suivant le concept exposé en cours, c est-à-dire : 1. appeler la méthode 2. empiler l objet de retour 3. revenir à l adresse dans le code. L appel de méthode suit les étapes suivantes : 1. empiler l adresse de retour (adresse de l instruction qui suit l appel de fonction) 2. empiler les paramètres (y compris la classe appelante) 3. charger l adresse de la tdm 4. ajouter le numéro de la méthode 5. appeler la méthode (JUMPI puis CALL) 6. charger la bonne adresse de retour dans le registre d activation 7. exécuter le corps de la méthode 8. empiler l objet de retour 9. retourner l objet. Page 5

6 La liaison tardive : La liaison tardive est une propriété importante en JAVA, elle se traduit par un problème complexe à la compilation puisque le type réel d un objet n est connu qu à l exécution. Nous avons donc utilisé le principe suivant pour appeler la bonne méthode sur un objet donné : Chaque méthode possède un numéro qui correspond à sa place dans la table des méthodes virtuelle. Lors d un héritage, la table de méthode de la classe héritée est recopiée dans la nouvelle table des classes virtuelle. S il y a redéfinition, la classe redéfinie garde le même numéro et écrase l ancienne méthode dans la table des méthodes virtuelle de la nouvelle classe. Meth0 Meth1 Meth2 Point Meth1 Meth3 Meth4 PointColoré Tdmv_Point Point_Meth0 Point_Meth1 Point_Meth2 Tdmv_PointColoré Point_Meth0 PointColoré_Meth1 Point_Meth2 PointColoré_Meth3 PointColoré_Meth4 Lors d une affectation l adresse de l objet dans la pile est affectée mais aussi l adresse de la table des méthodes virtuelle. public class test_liaison_tardive { } Point p = new Point(); //on cree un point // tdm de p Point Point pc = new PointColoré(); //on cree un point coloré // tdm de pc PointColoré p.meth1(); //on appelle la meth1 de Point p=pc; //le type réel de p change! // tdm de p = tdm de pc PointColoré p.meth1(); //on appelle la meth1 de PointColoré Page 6

7 Le point d entrée Le fait de ne pas avoir de méthodes/attributs statiques nous empêche d avoir une méthode «main» au sens JAVA. Ainsi nous avons adopté la convention suivante : Le code commencera par un «JUMP _main» renvoyant vers un label _main, unique, correspondant à la méthode nommée «main» par l utilisateur. IV Tests et conclusion De nombreux tests ont été nécessaires, ils se divisent en 3 catégories : 1) Les tests du contrôle sémantique Des tests ont été effectués afin de vérifier le bon fonctionnement de l analyse sémantique, c est-à-dire la vérification qu un symbole n existe pas déjà dans la table des symboles lors d un ajout, qu il existe bien dans la table lors d un accès, et qu il ne soit pas égal à null lors d un appel de méthode sur ce symbole. 2) Les tests du contrôle de type Différentes affectations ont été réalisées afin de tester le contrôle de type. Une levée d exception été attendue pour : - affectation de types primitifs : boolean int, - affectation de type primitif objet : boolean Point, - affectation d objets : Point PointColoré, - type de retour incompatible. 3) Les tests du code généré, effectués grâce à la machine virtuelle TAM Des classes Micro Java ont été écrites pour divers aspects comme l évaluation d expression, la modification d attributs, l affectation, l appel de méthode Nous avons ensuite observé le déroulement de code généré pas à pas dans la machine TAM et avons confronté certains aspects du code générés à la version «papier» à laquelle nous nous attendions. Cette partie du débogage fut la plus difficile dans la mesure où le code assembleur présentait une lisibilité très limité. Page 7

8 Conclusion La durée de développement, très courte pour un tel projet, ne nous a pas permis d effectuer tous les tests nécessaires à la validation globale de l application. En revanche, les tests effectués nous ont permis de voir que nous n avons pas fait d erreur de conception. Seul le problème des classes internes n a pu être traité. Des extensions sont facilement implémentables, comme la gestion de la boucle «for» ou autre, cela grâce à la structure facilement modulable de notre application. Ce projet fut intéressant et enrichissant dans la mesure où il permet d appliquer de nombreux concepts vus en cours qui jusque là étaient restés purement théorique. Ainsi la compréhension du sujet et des principes de la traduction des langages ne fut pas l obstacle principal ; en revanche le fait de ne jamais avoir développé de telles applications, l utilisation d outils comme egg et la machine TAM furent perturbant. Page 8

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