Sommaire. Introduction à la compilation. Notion de compilation. Notion de compilation. Notion de compilation. Notion de compilation

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Benjamin Camille Piché
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1 Introduction à la compilation A. DARGHAM Faculté des Sciences Oujda Sommaire Environnement d un compilateur Schéma global d un compilateur Caractéristiques d un bon compilateur Définition Un compilateur est un programme qui prend en entrée un programme écrit dans un premier langage (langage source) et le traduit en un programme équivalent écrit dans un autre langage (langage cible). Au cours de ce processus de traduction, un rôle important d un compilateur est de signaler la présence d erreurs dans le programme source. Schéma simplifié d un compilateur Exemples de langages sources : C, C++, Java, Pascal, Ada, Cobol, Fortran,... etc. Exemples de langages cibles : Langage assembleur Langage machine Un autre langage évolué. Phases d un compilateur : Phase d analyse : partitionne le programme source en ses composants élémentaires et en crée une représentation intermédiaire. Phase de synthèse : construit le programme cible désiré à partir de la représentation intermédiaire produite dans la phase d analyse. Chaque phase contient un certain nombre d étapes ou modules. Le résultat d une étape étant l entrée de l étape suivante. 1

entrée un programme écrit dans un premier langage (langage source) et le traduit en un programme équivalent écrit dans un autre langage (langage cible).

2 Environnement d un compilateur Environnement d un compilateur Éditeur de texte : Logiciel qui permet la saisie de texte du programme source. Débogueur : Logiciel qui aide le compilateur à bien détecter les erreurs. Pré-processeur : Effectue des tâches préliminaires avant la compilation (inclusion de fichiers, recherche/remplacement de textes et transformations lexicales). Assembleur : Traduit le code cible en langage d assemblage et code machine translatable. Éditeur de lien : Fusionne le code machine translatable et le code machine issue des diverses bibliothèques en code machine absolu. Chargeur : Charge le code machine absolu dans la RAM de l ordinateur. Environnement d un compilateur Schéma de l environnement d un compilateur Comprend 3 modules : Analyse lexicale (scanning). Analyse syntaxique (parsing). Analyse sémantique (type checking). Analyse lexicale (scanning) : L analyse lexicale est effectuée par un module appelé analyseur lexical (scanner). L analyseur lexical prend en entrée un flot de caractères du programme source et renvoie des unités lexicales (lexèmes, tokens). Une unité lexicale est une suite de caractères à laquelle le langage source peut attribuer un sens. Exemples d unités lexicales : Mots clés Identificateurs Nombres Opérateurs Symboles spéciaux 2

Pré-processeur : Effectue des tâches préliminaires avant la compilation (inclusion de fichiers, recherche/remplacement de textes et transformations lexicales).

3 L analyse lexicale de «a = b + c * 20» produit en sortie : a : identificateur = : opérateur d affectation b : identificateur + : opérateur d addition c : identificateur * : opérateur de multiplication 20 : nombre entier Analyse syntaxique (parsing) : L analyseur syntaxique (parser) prend en entrée une suite d unités lexicales et fournit en sortie une séquence d unités syntaxiques. Une unité syntaxique représente une construction logique du langage source. Les unités syntaxiques sont en général représentées par des arbres appelés arbres syntaxiques ou arbres d analyse. Exemples d unités syntaxiques : Une instruction d affectation Une déclaration d une variable Une déclaration d un fonction Une expression arithmétique ou logique Une instruction de boucle Une instruction de choix L analyse syntaxique de «a = b + c * 20» produit en sortie l arbre suivant : Analyse sémantique (type checker) : L analyseur sémantique effectue essentiellement des tâches de contrôle de type. Il collecte les informations de type des variables et des paramètres de fonctions, contrôle le type de chaque expression et détecte les erreurs sémantiques. Les erreurs lexicales et syntaxiques sont facilement détectées lors de l analyse lexicale et syntaxique. Exemples d erreurs lexicales : Identificateur ou mot clé incorrecte. Constante incorrecte. Symbole interdit ou incorrect. Exemples d erreurs syntaxiques : Oubli d un point virgule à la fin d une instruction. Oubli d une parenthèse d ouverture ou de fermeture dans une expression. Manque d un signe d opérateur. 3

Une unité syntaxique représente une construction logique du langage source. Les unités syntaxiques sont en général représentées par des arbres appelés arbres syntaxiques ou arbres d analyse.

4 Exemples d erreurs sémantiques : Indice incorrect d un élément d un tableau. Incompatibilité de types, par exemple l affectation d une chaîne de caractères à une variable entière. Division par zéro. Comprend 3 modules essentiels : Génération de code intermédiaire. Optimisation du code intermédiaire. Génération du code cible. Génération de code intermédiaire : La génération de code intermédiaire est très utile pour les étapes de compilation à venir. Lors de cette étape, le compilateur prend l arbre d analyse syntaxique et fournit une représentation intermédiaire du programme source. Deux propriétés importantes doivent être respectées par cette représentation : Elle doit être facile à produire à partir de l arbre syntaxique. Elle doit être facile à traduire en langage cible. Il existe plusieurs formes de représentations intermédiaires : arbres syntaxiques abstraits (AST), code en trois adresses, etc. Le code en 3 adresses : Le code en 3 adresses est semblable au langage d assemblage d une machine dans laquelle chaque emplacement mémoire peut jouer le rôle d un registre. Un fragment de code en 3 adresses consiste en une suite d instructions dont chacune a au plus 3 opérandes. Le code source «a = b + c * 20;» peut être traduit en code à 3 adresses. temp1 := 20 temp2 := c * temp1 temp3 := b + temp2 a := temp3 4

Génération de code intermédiaire : La génération de code intermédiaire est très utile pour les étapes de compilation à venir.

Optimisation du code intermédiaire : L optimisation du code intermédiaire tente à améliorer ce dernier de façon à ce que le code machine cible s exécute le plus rapidement possible.

5 Optimisation du code intermédiaire : L optimisation du code intermédiaire tente à améliorer ce dernier de façon à ce que le code machine cible s exécute le plus rapidement possible. temp1 := c * 20 a := b + temp1 Génération du code cible : Consiste en la production du code cible sous forme de code machine translatable, ou en du code en langage d assemblage. On sélectionne des emplacements mémoire pour chaque variable utilisée dans le programme. Ensuite, les instructions intermédiaires sont traduites en une suite d instructions machine qui effectuent la même tâche. Le code optimisé précédent peut être traduit en utilisant deux registres : MOVE c; R1 MULE #20; R1 MOVE b; R2 ADD R1; R2 MOVE R2; a Schéma global d un compilateur Table des symboles : Une fonction importante d un compilateur est d enregistrer les unités lexicales et de collecter les informations sur ces unités lexicales. Un module qui permet d assurer cette fonction est le gestionnaire de la table des symboles. Une table de symboles est une structure de données contenant un enregistrement pour chaque unité lexicale. Un enregistrement de la table des symboles est formé d un certain nombre d attributs. Schéma global d un compilateur Schéma global d un compilateur Gestionnaire d erreurs : Un autre module important d un compilateur est le gestionnaire des erreurs. Ce module enregistre les erreurs dans un fichier appelé fichier d erreurs. 5

On sélectionne des emplacements mémoire pour chaque variable utilisée dans le programme.

6 Caractéristiques d un bon compilateur Un bon compilateur doit posséder les caractéristiques suivantes : Générer un code objet optimisé en temps et en espace. Temps de compilation très rapide. Il doit détecter toutes les erreurs lexicales et syntaxiques. Il doit prévenir le maximum d erreurs sémantiques : division par 0, boucles infinies, variables non initialisées,...etc. Caractéristiques d un bon compilateur Nombre de passes de compilation très réduit (l idéale c est un seul passe). Messages d erreurs clairs et précis : il indique la nature et l endroit de l erreur. 6

Il doit prévenir le maximum d erreurs sémantiques : division par 0, boucles infinies, variables non initialisées,...etc.

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