conversões de linguagens

7/23/2019 converses de linguagens

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Converses de Linguagens:

Traduo, Montagem,

Compilao, Ligao eInterpretao

Para executar uma tarefa qualquer, um computador precisa

receber instrues precisas sobre o que fazer. Uma seqncia

adequada de instrues de computador, para a realizao de uma

determinada tarefa, se constitui num PROGRAMA de computador.Uma linguagem de programao um conjunto de ferramentas,

regras de sintaxe e smbolos ou cdigos que nos permitem

escrever programas de computador, destinados a instruir o

computador para a realizao de suas tarefas.

A primeira e mais primitiva linguagem de computador a

prpria linguagem de mquina, aquela que o computador entende

diretamente e pode ser diretamente executada pelos circuitosdo processador (pelo hardware). No incio da era da

computao, os programas eram escritos em linguagem de

mquina, isto , as instrues eram escritas diretamente na

linguagem do computador (formada apenas com 1s e 0s). Um

programa em linguagem de mquina uma longa srie de 0s e

1s, ordenados de forma que alguns representam cdigos de

instrues e outros representam os dados que sero processados

(ou indicam onde esses dados esto armazenados). Em um

programa escrito em linguagem de mquina, cada instruo

escrita pelo programador ser individualmente executada, isto

, a cada instruo do programa corresponder uma ao do

computador. A relao portanto 1 para 1 uma instruo do

programa corresponde a uma operao do computador.

Imagine ento um programa extenso escrito apenas usando 1s e0s; imagine que para cada diferente marca ou modelo de

computador, as regras para entender esses cdigos sero
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totalmente diferentes; e finalmente imagine que voce teria que

escrever uma a uma as instrues e os dados adequadamente

codificados e ordenados, perfurar todos o programa em cartes

e submeter toda a massa de cartes ao computador, para

finalmente receber algumas horas depois o seu programa de

volta com uma mensagem de erro tipo erro no carto X e

mais nada! Um programa escrito nessa linguagem era difcil de

ser escrito sem que se cometessem muitos erros, processo esse

longo, difcil, entediante e principalmente caro. Um programa

em linguagem de mquina era tambm extremamente difcil de ser

entendido por outros programadores que futuramente viessem a

trabalhar na manuteno do programa. Essa complexidade levou

necessidade de se desenvolverem tcnicas e ferramentas paratornar a escrita e manuteno de programas mais fcil, mais

rpida e principalmente mais barata.

Cada famlia de computadores possui sua prpria linguagem de

mquina. Um programa em linguagem de mquina dependente do

computador ou seja, tendo sido escrito para um determinado

computador, somente poder ser executado em computadores da

mesma famlia, que lhe sejam 100% compatveis.

Traduo

Um programa escrito por um programador (chamado cdigo fonte)

em uma linguagem de alto nvel um conjunto de instrues que

clara para programadores, mas no para computadores. Ouseja, os computadores entendem nica e exclusivamente suas

linguagens nativas, as linguagens de mquina. Programas em

linguagem de alto nvel, a exemplo dos programas escritos em

linguagem de Montagem, tambm precisam ser traduzidos para

linguagem de mquina para poderem ser submetidos ao computador

e processados.

O processo de traduo do programa escrito em uma linguagemsimblica pelo programador, chamado cdigo fonte (source code)

para a linguagem de mquina do computador chamada cdigo


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objeto (object code), chamado compilao e realizado por

um programa chamado Compilador (Compiler).

Traduo sucessiva de uma linguagem para outra intermediria

mais simples, da linguagem fonte at linguagem objeto.

Cada traduo pode dividir-se nas seguintes fases:

Anlise Lxica (scanner)

Ele separa a sequncia de caracteres que representa o

programa fonte em entidades ou tokens, smbolos bsicos da

linguagem. Durante a anlise lxica, os tokens so

classificados como palavras reservadas, identificadores,

smbolos especiais, constantes de tipos bsicos (inteiro

real, literal, etc.), entre outras categorias. Basicamente

reconhecer as sequncias de smbolos que representam uma

unidade. Ex.: o nome de uma varivel, uma constante, uma

palavra chave de uma instruo (while).

Um token consiste de um par ordenado (valor, classe). A

classe indica a natureza da informao contida em valor.

Outras funes atribudas ao analisador lxico so: ignorar

espaos em branco e comentrios, e detectar erros lxicos.

Anlise Sinttica (parser)

Ele agrupa os tokens fornecidos pelo analisador lxico em

estruturas sintticas, construindo a rvore sinttica

correspondente. Para isso, utiliza uma srie de regras de

sintaxe, que constituem a gramtica da linguagem fonte. a

gramtica da linguagem que define a estrutura sinttica do


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programa fonte.

O analisador sinttico tem tambm por tarefa o

reconhecimento de erros sintticos, que so construes do

programa fonte que no esto de acordo com as regras de

formao de estruturas sintticas como especificado pelagramtica.

Identifica a estrutura gramatical do programa e reconhece o

papel de cada componente. normalmente construda

uma rvore sinttica do programa e uma tabela de smbolos,

que identifica variveis.

Analisador Semntico

O compilador executa ainda a anlise semntica. O analisador

semntico utiliza a rvore sinttica determinada pelo

analisador sinttico para: identificar operadores e

operandos das expresses, reconhecer erros semnticos, fazer

verificaes de compatibilidade de tipo, analisar o escopo

das variveis, fazer verificaes de correspondncia entre

parmetros atuais e formais.

Fundamentalmente, a anlise semntica trata os aspectos

sensveis ao contexto da sintaxe das linguagens de

programao. Por exemplo, no possvel representar em uma

gramtica livre de contexto uma regra como Todo

identificador deve ser declarado antes de ser usado., e a

verificao de que essa regra foi aplicada cabe anlisesemntica.

Otimizao de Cdigo

O processo de otimizao de cdigo consiste em melhorar o

cdigo intermedirio de tal forma que o programa objeto

resultante seja mais rpido em tempo de execuo. Por

exemplo, um algoritmo para gerao do cdigo intermediriogera uma instruo para cada operador na rvore sinttica,

mesmo que exista uma maneira mais otimizada de realizar o


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mesmo comando.

Gerao de Cdigo

A fase final do compilador a gerao do cdigo para o

programa objeto, consistindo normalmente de cdigo emlinguagem assembly ou de cdigo em linguagem de mquina.

Aqui o processo de construir instrues da linguagem

mquina (em assembly, normalmente) que simulam as instrues

reconhecidas pelo analisador sintctico. A gerao de cdigo

pode englobar: anlise semntica, gerao de cdigo

intermdio, otimizadores e gerao de cdigo final.

Montagem

Citamos anteriormente uma forma de traduo rpida e simples:

a executada pelo programa Montador. O processo de montagem

traduz um programa escrito em linguagem Assembly em um

programa equivalente em linguagem de mquina, possvel de ser

executado pelo computador.

A seguir, apresentado o fluxo que representa o processo de

montagem.

No processo de montagem, o cdigo fonte (programa em linguagem

simblica escrito pelo programador) examinado, instruo porinstruo e feita a traduo, gerando o cdigo que ser

executado (cdigo objeto). Os passos executados pelo programa


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Montador so:

Verificar a correo do cdigo de instruo (se o1.

mnemnico corresponde a uma instruo vlida para o

computador, se os campos definidos na estrutura da

linguagem e a sintaxe esto corretos) e substituir osmnemnicos pelos cdigos numricos binrios

equivalentes. Qualquer erro no cdigo acarreta a

interrupo do processo e a emisso de mensagem de erro.

Resolver as referncias de memria: os nomes simblicos2.

adotados pelo programador so convertidos para endereos

reais de memria (valores numricos binrios de

endereos).Reservar espao em memria para o armazenamento das3.

instrues e dados.

Converter valores de constantes em binrio.4.

Compilao

Compilao o processo de traduo de um programa escrito emlinguagem de alto nvel para cdigo em linguagem de mquina.

Compilao um processo anlogo ao da montagem (verificao /

anlise do cdigo fonte, resoluo das referncias de memria,

reserva de espao em memria e converso para cdigo de

mquina binrio). O que diferencia a compilao do processo de

montagem sua maior complexidade. No processo de montagem, h

uma relao de 1:1, ou seja, cada instruo do cdigo fonteresulta em uma instruo de mquina, enquanto na compilao a

relao mltipla, cada instruo do cdigo fonte gerando

vrias instrues de mquina.


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Durante a compilao, o cdigo fonte analisado (anlise

lxica, sinttica e semntica), gerado um cdigo

intermedirio e so construdas tabelas de smbolos, alocam-se

as reas de memria para variveis e atribui-se os

registradores a serem utilizados, e finalmente gerado o

cdigo objeto em linguagem binria de mquina. Em alguns

compiladores, gerado um cdigo intermedirio em Assembly

(que pode ser visualizado pelo programador) e que em seguida

passa pelo montador para gerar finalmente o cdigo objeto em

linguagem de mquina.

O cdigo objeto pode ser absoluto (os endereos constantes so

endereos reais de memria) ou relocvel (os endereos so

relativos, tendo como referncia o incio do programa, e os

endereos reais de memria so definidos apenas em tempo de

execuo).

Tipos de Compiladores:

Single-Pass: compilao numa nica leitura do programa

fonte

Multi-Pass: compilao atravs de vrias leituras do

programa fonte

Load-And-Go:compilao e a execuo do programa fonte

Debugging: compilao permitindo a depurao do programa

fonte

Optimizing: compilao e a otimizao do programa alvo


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Vantagens:

O cdigo compilado mais rpido de ser acessado;

Impossibilita ou pelo menos dificulta ser quebrado e

visualizado o cdigo-fonte original;

Permite otimizao do cdigo por parte do compilador;Compila o cdigo somente se estiver sem algum erro.

Desvantagens:

Para ser utilizado o cdigo precisa passar por muitos

nveis de compilao;

Assim como vantagem a possibilidade de no poder

visualizar o cdigo-fonte, pode ser uma desvantagem;Processo de correo ou alterao do cdigo requer que

ele seja novamente recompilado.

Bibliotecas

O desenvolvimento de um programa certamente utilizar diversas

operaes que so comuns a muitos outros programas. Porexemplo, a execuo de uma instruo de entrada e sada, a

classificao dos dados de um arquivo, o clculo de funes

matemticas, etc. Uma linguagem de alto nvel geralmente

incorpora diversas rotinas prontas (que fazem parte da

linguagem) e que compem bibliotecas (librarys) de funes

pr-programadas que podero ser utilizadas pelo programador,

poupando tempo, aumentando a eficincia e evitando erros.Dessa forma, um programa em alto nvel possivelmente conter

diversas chamadas de biblioteca (library calls). Essas funes

no devem ser confundidas com as instrues da linguagem na

realidade, so pequenos programas externos que so chamados

atravs de instrues especiais de chamada de biblioteca. Para

serem executadas, essas rotinas precisam ser incorporadas ao

cdigo do programador, isto , a chamada de biblioteca precisaser substituda pelo cdigo propriamente dito, incluindo os

parmetros necessrios.


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Ligao

Assim, o cdigo objeto preparado pelo compilador em geral no

imediatamente executvel, pois ainda existe cdigo (as

rotinas de biblioteca) a ser incorporado ao programa. A cadachamada de biblioteca encontrada no cdigo fonte, o compilador

precisar incluir uma chamada para a rotina e o endereo dos

dados que devam ser passados para a rotina.

A tarefa de examinar o cdigo objeto, procurar as referncias

a rotinas de biblioteca (que constituem referncias externas

no resolvidas), buscar a rotina da biblioteca, substituir a

chamada pelo cdigo (resolver as referncias externas) eobter os parmetros para inclu-los no cdigo objeto

executada por um programa chamado Ligador (LinkEditor). O

resultado da execuo do Ligador o cdigo final pronto para

ser executado pelo computador, chamado mdulo de carga ou

cdigo executvel.

O mdulo de carga, aps testado e depurado (isto , depois de

resolvidos todos os erros, tambm chamados bugs) armazenado em memria de massa para ser executado quando

necessrio. O processo de compilao e ligao executado

apenas pelo programador na fase de desenvolvimento e no mais

precisar ser executado pelo usurio, quando da execuo do

programa.


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Interpretao

Com o processo de execuo de um programa em fases distintas

(compilao / ligao / execuo) apresentado, um programa

para ser executado precisa primeiro ter sido convertido paracdigo objeto pelo compilador e depois ter passado pelo

ligador. Esse processo o mais largamente utilizado, porm

no o nico.

O mtodo alternativo chama-se de interpretao e, a partir do

programa fonte, realiza as trs fases (compilao, ligao e

execuo), comando por comando, em tempo de execuo. No

existem fases distintas nem se produzem cdigosintermedirios. Todo o processo de converso efetuado em

tempo de execuo e imediatamente executado. Ou seja, cada

comando lido, verificado, convertido em cdigo executvel e

imediatamente executado, antes que o comando seguinte seja

sequer lido.

Linguagens como C, Pascal, COBOL, etc, so linguagens

tipicamente compiladas, enquanto o BASIC foi desenvolvido como

linguagem interpretada (hoje tambm existem linguagens BASIC

compiladas e o programador pode optar). As linguagens de

programao tipicamente de usurio, tais como das planilhas

Excel, o Word Basic (linguagem de construo de Macros do

Word), o Access, etc, so todas linguagens interpretadas.

Uma vantagem que o ciclo de escrita, execuo, modificao

mais rpido em relao compilao. Por outro lado, a

execuo mais lenta.

No programa em linguagem de alto nvel, os interpretadores


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executam os passos definidos para cada instruo e produzem o

mesmo resultado que o do programa compilado. Entretanto, a

execuo de um programa em linguagem de alto nvel com o uso

de interpretadores mais lenta que a execuo de um programa

compilado, uma vez que precisa examinar cada instruo no

programa-fonte, medida que ela ocorre, e desviar para a

rotina que executa a instruo.

Vantagens:

Correes e alteraes so mais rpidas de serem

realizadas;

Cdigo no precisa ser compilado para ser executado;

Consomem menos memria.

Desvantagens:

Execuo mais lenta do programa;

Necessita sempre ser lido o cdigo original para ser

executado;

Veja o comparativo abaixo:


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Bytecode

Traduzindo ao p da letra, cdigo em bytes no confundir

com cdigo-mquina, o resultado de um processo semelhante ao

dos compiladores de cdigo-fonte que no imediatamenteexecutvel. Em oposio, o bytecode ir ser interpretado

numa mquina virtual, que far a execuo. Assim, o bytecode

um estgio intermdio entre o cdigo-fonte (escrito

numa linguagem de programao especfica) e a aplicao final,

sendo a sua vantagem principal a dualidade entre

a portabilidade o bytecode ir produzir o mesmo resultado em

qualquer arquitetura e a ausncia da necessidade do pr-processamento tpico dos compiladores o bytecode encarado

como um produto final, cuja validao da sintaxe e tipos de

dados (entre outras funes dos compiladores) no ser

necessria.

Como exemplo de plataformas que geram bytecode,

temos Java (que corre sobre a mquina virtual Java), .NET (que

corre sobre a Common Language Runtime) e Lua.

Fontes:

http://wwwusers.rdc.puc-rio.br/rmano/processo.html

http://www.dcc.fc.up.pt/~nam/aulas/0001/ic/slides/sliic0018/no

de3.html

http://gec.di.uminho.pt/discip/TextoAC/cap1.html

http://www.dcc.fc.up.pt/~nam/aulas/0001/ic/slides/sliic0018/no

de4.html

http://www.oficinadanet.com.br/artigo/1527/diferencas_entre_

compiladores_e_interpretadores

http://angela-santana.zip.net/

http://www.cin.ufpe.br/~pftbm/apostila-LFeC-II.pdf

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