PRODUCTION DE PROGRAMMES (1) La Compilation. Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 1

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1 PRODUCTION DE PROGRAMMES (1) La Compilation Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 1

2 FONCTIONS D'UN SYSTEME D'EXPLOITATION Applications SE Editeur de texte Tableur Bases de données Navigateur Compilateur Editeur de liens ChargeurAssembleur Appels systèmes Gestion de la concurrence Gestion du processeur Commandes Gestion de la protection Gestion des objets externes (fichiers) Gestion de la mémoire Mécanisme des interruptions MACHINE PHYSIQUE Programmes Utilisateurs Debogeur Gestion des E/S Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 2

3 LE LANGAGE DE HAUT NIVEAU Programme en langage haut niveau (indépendant machine physique) While (x > 0) do y := y + 1; x := x - 1; done; COMPILATEUR Programme en langage d'assemblage (très proche du langage machine) loop : add R1, 1 sub R2, 1 jmpp loop Programme en binaire (langage machine) ASSEMBLEUR 1000 : Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 3

4 LA CHAINE DE PRODUCTION DE PROGRAMMES Editeur de texte prog.c source Compilateur prog.o objet Editeur de liens Bibliothèques prog.exe Exécutable en mémoire Chargeur prog.exe : programme Exécutable sur disque Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 4

5 ROLE DU COMPILATEUR Un compilateur traduit un programme source écrit en langage de haut niveau en un programme objet en langage de bas niveau. Le compilateur est lui-même un programme important et volumineux. Le travail du compilateur se divise en plusieurs phases : analyse lexicale (recherche des mots-clés) analyse syntaxique (vérification de la syntaxe) analyse sémantique (vérification de la sémantique) optimisation génération du code objet Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 5

6 STRUCTURE D'UN LANGAGE DE HAUT NIVEAU Un langage de haut niveau s'appuie sur un alphabet : symboles élémentaires disponibles (caractères, chiffres, ponctuations) des identificateurs : groupe de symboles de l'alphabet (A1) des phrases ou instructions : séquences de noms et de symboles formés selon la syntaxe du langage (A1 = 3;) Un programme est une suite de phrases du langage, respectant la syntaxe du langage. Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 6

7 STRUCTURE D'UN LANGAGE DE HAUT NIVEAU Il faut exprimer la syntaxe du langage. On utilise pour cela la notation de BACKUS-NAUR (BNF) < objet du langage > ::= <objet du langage> symbole représente une alternative < > entoure les objets du langage <nombre> ::= <chiffre> <nombre><chiffre> <chiffre> ::= Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 7

8 EXEMPLE <programme> ::= PROGRAM <identicateur><corps de programme> <corps de programme> ::= <suite de declarations> DEBUT <suite d'affectations> FIN <suite de declarations> ::= <declaration> <declaration><suite de declarations> <declaration> ::= INT <identificateur> <suite d'affectations> ::= <affectation> <affectation><suite d'affectations> Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 8

9 EXEMPLE <affectation> ::= <identificateur > := <terme> <terme> <operateur><terme> <terme> ::= <entier> <identificateur> <operateur> ::= + - * / <identificateur> ::= <lettre> <lettre><chiffre> <entier> ::= <chiffre> <entier><chiffre> <lettre> ::= A B C D E... X Y Z <chiffre> ::= Joëlle Delacroix AMSI1999/2000 9

10 EXEMPLE PROGRAM Z INT A INT B INT C2 DEBUT A := 5 B := A / 2 C 2 := B + A FIN <programme> ::= PROGRAM <identicateur><corps de programme> <corps de programme> ::= <suite de declarations> DEBUT <suite d'affectations> FIN <suite de declarations> ::= <declaration> <declaration><suite de declarations> <declaration> ::= INT <identificateur> <suite d'affectations> ::= <affectation> <affectation> <suite d'affectations> <affectation> ::= <identificateur > := <terme> <terme> <operateur><terme> <terme> ::= <entier> <identificateur> <operateur> ::= + - * / <identificateur> ::= <lettre> <lettre><chiffre> <entier> ::= <chiffre> <entier><chiffre> <lettre> ::= A B C D E... X Y Z <chiffre> ::= Joëlle Delacroix AMSI1999/

11 ANALYSE LEXICALE Programme Suite de caractères objets du langage ANALYSEUR LEXICAL Suite de symboles erreurs (identificateurs incorrects symboles non reconnus) Rôle de l'analyse lexicale reconnaître dans la suite de caractères que constitue un programme les objets du langage convertir les objets reconnus en symboles aisément manipulables par l'analyseur syntaxique éliminer le "superflu" (espaces, commentaires) Joëlle Delacroix AMSI1999/

12 l'analyse LEXICALE : Exemple Un objet du langage reconnu est converti comme suit ; entier : code = valeur identificateur : code = - (numero_de_lettre + 26(chiffre + 1)) symboles terminaux : + / * - := PROGRAM DEBUT FIN INT -295 Symboles Identificateurs Entier Joëlle Delacroix AMSI1999/

13 l'analyse LEXICALE : Exemple PROGRAM Z INT A INT B INT C INT g erreur lexicale DEBUT -293 A := 5 ; erreur lexicale B := A / C 2 := B + A FIN Joëlle Delacroix AMSI1999/

14 ANALYSE SYNTAXIQUE ANALYSEUR LEXICAL Suite de symboles BNF ANALYSEUR SYNTAXIQUE erreurs de syntaxe arbres syntaxiques Rôle de l'analyse syntaxique reconnaître si la suite de symboles issue de l'analyse lexicale respecte la syntaxe du langage construction à partir des BNF de l'arbre syntaxique correspondant au programme analysé Joëlle Delacroix AMSI1999/

15 Arbre Syntaxique : Exemple <programme> PROGRAM Z INT A INT B INT C PROGRAM (-292) <identificateur> Z (-26) <corps de programme> <suite de declarations> <declaration> <declaration> <declaration> INT (-295) <identificateur> A (-1) INT (-295) <identificateur> B (-2) INT (-295) <identificateur> C2 (-91) <programme> ::= PROGRAM <identicateur><corps de programme> <corps de programme> ::= <suite de declarations> DEBUT <suite d'affectations> FIN <suite de declarations> ::= <declaration> <declaration><suite de declarations> <declaration> ::= INT <identificateur> Joëlle Delacroix AMSI1999/

16 Arbre Syntaxique : Exemple DEBUT -293 <corps de programme> A := <suite de declarations> DEBUT (-293) <suite d'affectations> <affectation> <identificateur> A(-1) := (-291) <terme> <entier> 5 (5) <corps de programme> ::= <suite de declarations> DEBUT <suite d'affectations> FIN <affectation> ::= <identificateur > := <terme> <terme> <operateur><terme> <terme> ::= <entier> <identificateur> <operateur> ::= + - * / Joëlle Delacroix AMSI1999/

17 Arbre Syntaxique : Exemple <corps de programme> B := A / <suite de declarations> DEBUT (-293) <affectation> <suite d'affectations> <affectation> <identificateur> B(-2) := (-291) <terme> <operateur> / (-288) <identificateur> A ( -1) <entier> 2 ( 2) <teme> <corps de programme> ::= <suite de declarations> DEBUT <suite d'affectations> FIN <affectation> ::= <identificateur > := <terme> <terme> <operateur><terme> <terme> ::= <entier> <identificateur> <operateur> ::= + - * / Joëlle Delacroix AMSI1999/

18 Arbre Syntaxique : Exemple C 2 := B + A <corps de programme> <suite de declarations> DEBUT (-293) FIN -294 <suite d'affectations> FIN (-294) <affectation> <affectation> <affectation> <identificateur> := C(-3) NON valeur 2 ERREUR!!!! <corps de programme> ::= <suite de declarations> DEBUT <suite d'affectations> FIN <affectation> ::= <identificateur > := <terme> <terme> <operateur><terme> <terme> ::= <entier> <identificateur> <operateur> ::= + - * / Joëlle Delacroix AMSI1999/

19 ANALYSE SEMANTIQUE Rôle de l'analyse sémantique trouver le sens et la signification des différentes phrases du langage quels sont les objets manipulés et leurs propriétés? type, durée de vie, taille, adresse contrôler la cohérence dans l'utilisation des objets : erreur de type, absence de déclarations, déclarations multiples, déclarations inutiles, expressions incohérentes Joëlle Delacroix AMSI1999/

20 ANALYSE SEMANTIQUE exemple : signalisation d'une erreur sémantique float i; -- i, indice de parcours de tableau réel for (i=1 to 5) loop tab(i)=valeur; end loop int A int B A := 5 B := A/2 résultat réel affecté à un entier Joëlle Delacroix AMSI1999/

21 ANALYSE SEMANTIQUE Position : = initiale + vitesse * 60 position, initiale, vitesse sont des réels 60 est un entier l'analyse sémantique introduit une conversion d'entier vers réel Position := initiale + vitesse * EntierVersReel(60) Joëlle Delacroix AMSI1999/

22 Table des symboles ou dictionnaire des variables Le compilateur manipule une table des symboles qui contient toutes les informations sur les propriétés des objets du programme La table est construite durant les 3 phases d'analyse lexicale, analyse syntaxique et analyse sémantique. nom type taille adresse A entier 4 octets (0) H B entier 4 octets (4) H C2 entier 4 octets (8) H Joëlle Delacroix AMSI1999/

23 GENERATION DU CODE Programme haut niveau Suite de caractères Analyse lexicale Analyse syntaxique Analyse sémantique Génération du code Programme machine Table des symboles La génération de code est l'étape ultime de la compilation. Elle consiste à produire le code machine équivalent du code en langage haut niveau. Elle peut se décomposer en plusieurs étapes : génération d'un code intermédiaire optimisation du code intermédiaire génération du code final Joëlle Delacroix AMSI1999/

24 Code intermédiaire PROGRAM Z INT A INT B INT C2 DEBUT A := 4 B := A / 2 C 2 := B + A FIN nom type taille adresse A entier 4 octets (0) H B entier 4 octets (4) H C2 entier 4 octets (8) H Z : (0) H (4) H (8) H DEBUT : INIT (0) H 4 DIV (4) H (0) H 2 ADD (8) H (4) H (0) H STOP Macros Joëlle Delacroix AMSI1999/

25 Optimisation PROGRAM Z INT A INT B INT C2 DEBUT A := 4 B := A / 2 C 2 := B + A FIN B = 4/2 C2 = Z : (0) H (4) H (8) H DEBUT : INIT (0) H 4 INIT (4) H 2 INIT (8) H 6 STOP nom type taille adresse A B C2 entier entier entier 4 octets 4 octets 4 octets (0) H (4) H (8) H Améliorer le code pour le rendre plus rapide et moins encombrant en mémoire centrale Mais aussi : - sortie des affectations constantes des boucles Joëlle Delacroix AMSI1999/

26 Génération du code final Z : Z : (0) H (0) H (4) H (8) H DEBUT : INIT (0) H 4 INIT (4) H 2 INIT (8) H 6 STOP (0) H (4) H (8) H DEBUT : LOAD Im R1 4 STORE D R1 (0) H LOAD Im R1 2 STORE D R1 (4) H LOAD Im R1 6 STORE D R1 (8) H STOP (4) H (8) H (C) H (4) H (10) H (0) H (14) H (2) H (18) H (4) H (1C) H (6) H (20) H (8) H Code relogeable (relatif à 0) Joëlle Delacroix AMSI1999/

27 COMPILATEUR / INTERPRETEUR Interprétation : conversion et exécution de chaque instruction les unes derrière les autres Compilation : traduction de toutes les instructions puis exécution de la traduction traduction I1 I2 Conversion exécution Conversion exécution I1 I2 I1' I2' exécution I3 Conversion exécution I3 I3' Joëlle Delacroix AMSI1999/

28 Un compilateur traduit un programme source écrit en langage de haut niveau en un programme objet en langage de bas niveau L'analyse lexicale reconnaît dans la suite de caractères que constitue le programme les symboles du langage L'analyse syntaxique vérifie que la syntaxe du programme est conforme aux règles du langage L'analyse sémantique trouve le sens et la signification des différentes phrases du langage La génération de code final consiste à générer un code machine relogeable. Ce code final est généré à partir d'un code intermédiaire optimisé. Joëlle Delacroix AMSI1999/