Compilateurs et Interpréteurs

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Questions and Answers

Quelle est la principale différence entre un compilateur et un interprète?

Un compilateur produit un programme cible, tandis qu'un interprète exécute directement les instructions du programme source au fur et à mesure.

Quels sont les inconvénients d'utiliser un interprète par rapport à un compilateur?

Les programmes interprétés sont généralement plus lents et leur code source est visible et modifiable par quiconque y a accès.

Citez deux exemples de langages interprétés.

BASIC et Perl.

Qu'est-ce qu'un langage P-code ou intermédiaire?

<p>C'est un langage dont le code source est compilé en un pseudo-code qui est ensuite interprété pour l'exécution.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi les langages P-code peuvent-ils être considérés comme bénéfiques?

<p>Ils peuvent offrir la rapidité d'exécution presque équivalente à celle du code binaire compilé tout en maintenant la flexibilité des langages interprétés.</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue l'interpréteur dans l'exécution d'un programme source?

<p>L'interpréteur analyse et exécute les instructions du programme source une à une.</p> Signup and view all the answers

Quels sont les avantages des langages interprétés par rapport aux langages compilés?

<p>Les langages interprétés sont souvent plus simples à utiliser et tolèrent plus d'erreurs de codage.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les routines d'erreur appelées lorsqu'un opérateur est attendu mais qu'un opérateur est rencontré ?

<p>La routine e1 est appelée dans ce cas.</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il lorsque la routine d'erreur e2 est activée ?

<p>Elle émet un diagnostic de parenthèse fermante excédentaire et ignore cette parenthèse.</p> Signup and view all the answers

Comment le compilateur peut-il détecter une erreur de parenthèse oubliée selon la description donnée ?

<p>Il utilise la routine e4, qui émet un diagnostic de parenthèse fermante oubliée et empile une parenthèse fermante.</p> Signup and view all the answers

Donnez un exemple de production d'erreur pour un compilateur C mentionnée dans le contenu.

<p>Une erreur possible est 'I !if E I' où il manque les parenthèses.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi les méthodes algorithmiques pour la correction globale des erreurs sont-elles peu pratiques en analyse syntaxique ?

<p>Elles sont trop coûteuses en temps et en espace pour être mises en œuvre en pratique.</p> Signup and view all the answers

Quels sont les deux phases principales de la compilation?

<p>Les deux phases principales de la compilation sont l'analyse et la synthèse.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que l'analyse lexicale dans le processus de compilation?

<p>L'analyse lexicale consiste à reconnaître les types des mots lus et à regrouper les caractères en unités lexicales.</p> Signup and view all the answers

Quels types d'éléments sont identifiés lors de l'analyse lexicale?

<p>L'analyse lexicale identifie les identifiants, les constantes, les opérateurs et les mots clés.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi est-il important de comprendre la construction d'un compilateur?

<p>Comprendre la construction d'un compilateur aide à saisir les contraintes des différents langages de programmation.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les unités lexicales et quel rôle jouent-elles?

<p>Les unités lexicales sont des groupes de caractères discrets qui représentent des types de mots dans le code.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les tâches principales de la phase d'analyse dans un compilateur?

<p>La phase d'analyse reconnaît les variables, les instructions et élabore la structure syntaxique du programme.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la fonction des caractères superflus dans un programme lors de l'analyse lexicale?

<p>Les caractères superflus, comme les commentaires et espaces, sont éliminés pendant l'analyse lexicale.</p> Signup and view all the answers

Quels outils fondamentaux sont nécessaires pour effectuer les analyses lors de la compilation?

<p>Les outils fondamentaux incluent des théories des langages, des grammaires et des automates.</p> Signup and view all the answers

Que représente principalement un compilateur?

<p>Un compilateur est un programme qui traduit le code source d'un langage en un code machine compréhensible par l'ordinateur.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'une grammaire récursive à gauche?

<p>Une grammaire est récursive à gauche si elle contient un non-terminal A tel qu'il existe une dérivation A -&gt; Aα, où α est une chaîne quelconque.</p> Signup and view all the answers

Donnez un exemple d'un non-terminal récursif à gauche dans une grammaire.

<p>Dans la production S -&gt; Aa, le non-terminal S est récursif à gauche si S peut dériver en Sda.</p> Signup and view all the answers

Quels sont les étapes pour éliminer la récursivité à gauche immédiate?

<p>On doit identifier les productions A -&gt; Aα et les remplacer par A -&gt; βA' où A' est un nouveau non-terminal.</p> Signup and view all the answers

Comment une grammaire propre est-elle définie?

<p>Une grammaire est dite propre si elle ne contient aucune production de la forme A -&gt; ε, où ε représente la chaîne vide.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la méthode d'extraction d'une grammaire propre?

<p>On peut rendre une grammaire propre en ajoutant une production pour chaque non-terminal A qui lève A -&gt; ε.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi l'algorithme d'élimination de récursivité à gauche peut-il échouer?

<p>L'algorithme peut échouer lorsqu'il y a des règles de production qui incluent A -&gt; ε, ce qui complique l'élimination de la récursivité.</p> Signup and view all the answers

Quels changements sont effectués lors de l'élimination de récursivité à gauche dans une grammaire?

<p>On remplace les productions de la forme A -&gt; Aj par A -&gt; βA' et A' -&gt; j | ε, pour éviter la récursivité immédiate.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'une production immédiate dans le contexte d'une grammaire?

<p>Une production immédiate se réfère à une règle de la forme A -&gt; Aα, où A apparaît directement dans le côté droit de sa propre production.</p> Signup and view all the answers

Expliquez l'importance de l'ordre des non-terminaux lors de l'élimination de récursivité.

<p>L'ordre des non-terminaux est crucial car il garantit que les substitutions recommandées ne génèrent pas de nouvelles récursivités.</p> Signup and view all the answers

Comment la récursivité à gauche influence-t-elle l'analyse syntaxique des langages?

<p>La récursivité à gauche peut rendre l'analyse syntaxique difficile, notamment pour les analyseurs top-down comme LL parsers.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les deux opérations autorisées lors de l'analyse ascendante?

<p>Les deux opérations sont le décalage (shift) et la réduction (reduce).</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la grammaire S !aT bj n'est-elle pas LL(1)?

<p>Elle n'est pas LL(1) car elle est ambiguë.</p> Signup and view all the answers

Décrivez ce que signifie 'redsctuer' dans le contexte de l'analyse ascendante.

<p>Réduire signifie transformer une chaîne de terminaux et non-terminaux en un non-terminal selon une règle de production.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la méthode générale utilisée pour l'analyse ascendante?

<p>La méthode générale est celle des décalages-reductions.</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat de l'application de S !aSbS jc avec le mot u = aacbaacbcbcbacbc?

<p>On ne peut rien réduire jusqu'à ce que le mot devienne 'aa' et ensuite on peut réduire par S !.</p> Signup and view all the answers

Quelle propriété doit avoir une grammaire pour être considérée comme LL(k)?

<p>Elle doit être non ambigüe, non récursive à gauche, et factorisée à gauche.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la récursivité à gauche et comment affecte-t-elle une grammaire?

<p>La récursivité à gauche se produit lorsqu'un non-terminal peut se référer à lui-même en premier dans sa propre production.</p> Signup and view all the answers

Comment l'ambiguïté d'une grammaire impacte-t-elle son traitement?

<p>L'ambiguïté rend impossible la détermination d'une seule structure de dérivation pour une chaîne donnée.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la différence entre une grammaire récursive à gauche et une grammaire factorisée à gauche?

<p>Une grammaire récursive à gauche permet une production du même non-terminal en premier, alors qu'une grammaire factorisée à gauche ne le permet pas.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi ne factorisons-nous pas à gauche dans la grammaire donnant E ?

<p>La grammaire est déjà LL(1) et ne nécessite pas de factorisation à gauche supplémentaire.</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Interprète

Un interprète est un programme qui exécute les instructions d'un programme source ligne par ligne, sans les convertir au préalable en code machine.

Compilateur

Un compilateur est un programme qui convertit le code source d'un programme en code machine, compréhensible par l'ordinateur. Ce code machine peut ensuite être exécuté sans nécessiter le compilateur.

Langage Compilé

Un langage compilé est un langage de programmation où le code source est traduit en code machine par un compilateur avant d'être exécuté. Exemples: Pascal, C, C++, ADA, Fortran, Cobol.

Langage Interprété

Un langage interprété est un langage de programmation où le code source est exécuté directement par un interprète, instruction par instruction, sans conversion préalable en code machine. Exemples: BASIC, scheme, CaML, Tcl, LISP, Perl, Prolog.

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Langage P-code

Un langage p-code est un langage de programmation qui utilise un intermédiaire entre la compilation et l'interprétation. Le code source est traduit en un format intermédiaire (p-code) qui est ensuite interprété par une machine virtuelle. Exemples: Java, Python.

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Compilation

La compilation consiste à convertir le code source d'un programme en code machine, compréhensible par l'ordinateur. Ce processus est fait une fois pour toutes et permet d'exécuter le programme de manière plus rapide.

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Interprétation

L'interprétation consiste à exécuter les instructions d'un programme source directement, ligne par ligne, sans les convertir au préalable en code machine. Ce processus est fait à chaque exécution du programme et permet d'exécuter le programme de manière plus flexible.

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Analyse lexicale

Le processus de décomposer un programme source en unités lexicales (tokens).

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Tokens

Des unités de code qui représentent des éléments significatifs du programme, par exemple, les mots-clés, les identificateurs, les constantes et les opérateurs.

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Analyse syntaxique

Phase de la compilation qui vérifie si la structure du programme est correcte, en suivant les règles grammaticales du langage.

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Analyse sémantique

Phase de la compilation qui vérifie la cohérence sémantique du programme, par exemple, si les variables sont utilisées correctement.

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Génération de code

Phase de la compilation qui traduit le programme source en code machine ou en un autre langage de bas niveau.

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Grammaire

Ensemble de règles qui définissent la structure d'un langage de programmation.

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Automate

Un modèle abstrait qui reconnaît des séquences d'entrées, par exemple, des tokens, en fonction de règles grammaticales.

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Contraintes du langage

Les contraintes imposées par un langage de programmation sur la façon dont le programme peut être écrit.

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Table d'analyse LR

La table d'analyse LR est une table utilisée pour construire un analyseur syntaxique qui vérifie si une séquence de jetons (symboles du langage) respecte la grammaire du langage.

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Routine d'erreur

Une routine d'erreur est un morceau de code qui est exécuté lorsque l'analyseur syntaxique rencontre une erreur syntaxique dans le code source.

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Production d'erreur

Une production d'erreur est une règle de la grammaire qui permet de générer les constructions erronées du langage. Ces constructions peuvent être utilisées pour aider le compilateur à identifier les erreurs syntaxiques.

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Correction globale

La correction globale consiste à identifier la série minimale de changements nécessaires pour corriger les erreurs syntaxiques dans un code source.

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Importance de la correction globale

Les techniques de correction globale sont trop coûteuses en ressources pour être généralement utilisées dans les compilateurs, mais elles ont une importance théorique pour comprendre les algorithmes de correction d'erreurs.

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Grammaire récursive à gauche

Une grammaire est dite récursive à gauche si elle contient un non-terminal A tel qu'il existe une dérivation A →+ A où est une chaîne quelconque.

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Grammaire immédiatement récursive à gauche

Une grammaire est dite immédiatement récursive à gauche si elle contient une production de la forme A → Aα où α est une séquence de terminaux et non-terminaux.

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Elimination de la Récursivité à Gauche

L'élimination de la récursivité à gauche consiste à transformer une grammaire récursive à gauche en une grammaire équivalente qui n'est pas récursive à gauche.

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Grammaire propre

Une grammaire est dite propre si elle ne contient aucune production de la forme A → ε.

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Algorithme d'élimination de la récursivité à gauche

L'algorithme d'élimination de la récursivité à gauche est un algorithme permettant de transformer une grammaire récursive à gauche en une grammaire propre équivalente.

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Grammaire LL(k)

Une grammaire est dite LL(k) si elle peut être analysée de manière descendante avec un regard en avant de k symboles.

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Grammaire LL(1)

Une grammaire LL(1) est une grammaire LL(k) où k=1, c'est-à-dire qu'elle peut être analysée de manière descendante avec un regard en avant d'un seul symbole.

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Grammaire LR(k)

Une grammaire LR(k) est une grammaire analy sable de mani re ascendante avec un regard en avant de k symboles .

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Grammaire LR(0)

Une grammaire LR(0) est une grammaire LR(k) où k=0, c'est-à-dire qu'elle peut être analysée de manière ascendante sans aucun regard en avant.

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Unité lexicale

Un symbole ou une séquence de symboles utilisés dans un langage formel, comme une grammaire. Il représente une unité lexicale élémentaire et ne peut pas être décomposé en sous-unités.

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Grammaire Ambiguë

Une grammaire où une règle peut être appliquée de manière ambiguë, conduisant à plusieurs arbres de dérivation possibles pour la même chaîne.

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Analyse Ascendante

Un procédé d'analyse syntaxique qui construit l'arbre de dérivation d'une chaîne de bas en haut, en commençant par les unités lexicales et en les combinant pour atteindre la racine de l'arbre.

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Décalage (shift)

Une opération dans l'analyse ascendante qui déplace le pointeur de lecture d'un symbole vers la droite dans la chaîne d'entrée. Elle correspond à l'ajout d'une nouvelle unité lexicale à l'arbre de dérivation.

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Réduction (reduce)

Une opération dans l'analyse ascendante qui remplace une séquence de symboles dans l'arbre de dérivation par un non-terminal, selon une règle de production de la grammaire. Elle correspond à la création d'un nouveau nœud dans l'arbre.

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Non-recursivité à gauche

La propriété d'une grammaire qui garantit qu'une règle ne peut pas être appliquée directement à elle-même, évitant ainsi des boucles infinies dans l'analyse.

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Factorisation à gauche

La propriété d'une grammaire qui garantit que toutes les occurrences d'un non-terminal dans une règle de production sont précédées du même symbole terminal ou non terminal, permettant une analyse ascendante plus simple.

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Ensemble PREMIER

Un ensemble de symboles qui peuvent commencer une dérivation à partir d'un non-terminal dans une grammaire. Il est utilisé pour déterminer les règles de production applicables lors de l'analyse ascendante.

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Study Notes

Compilation - Théorie des Langages

  • This document is a compilation of study notes on compilation theory, for a second-year IUP (Licence Professionnelle) Information Engineering class at the University of Western Brittany.
  • The document covers the theory and practical aspects of compilers, including their structure and various phases.
  • The last revision date is January 29, 2003.

Table of Contents

  • The document provides a detailed table of contents outlining the key topics covered, allowing for easy navigation and focused study.
  • Specific subtopics include Introduction (compiler purpose, reasons for the course, and literature review), Compiler Structure (lexical, syntax, semantic analysis, code generation, and optimization phases), and specific tools like (f)lex and yacc/bison.
  • Further subsections are detailed within each major topic, providing a well-structured overview.

Chapter 1: Introduction

  • What is compilation? A compiler is a software tool translating high-level code into executable instructions.
  • Why this course? Compilation is crucial in many software scenarios, going beyond simply translating high-level language to machine code. -It includes translation between high-level programming languages (Pascal to C, Java to C++).
  • It also includes translation from low-level languages to high-level languages (recovering source code from compiled binaries).
  • It spans the translation of programs written in any language to another.
  • The general principles are applicable to data processing, search engines, text-processing tools like sed or awk, etc.
  • Key takeaway Compilers and interpreters are different. Compilers generate a separate executable file, while interpreters execute instructions directly.

Chapter 2: Compiler Structure

  • Analysis phase: Identifies variables, instructions, operators, and establishes the program's structure with semantic properties.
  • Synthesis/Production phase: Creates the target code.
  • Analysis phases: -Lexical analysis (scanning): groups characters into tokens (e.g., identifiers, keywords, operators) -Syntax analysis (parsing): checks if tokens are in the correct order and are structured according to the language rules -Semantic analysis: ensures that tokens form valid and meaningful constructs according to the language's semantics -Symbol table management: stores information about variables, types, and scopes.
  • Production phases: -Code generation: translates the structured information into target machine instructions. -Code optimizations: improves the generated code for faster execution (e.g., eliminating redundant calculations).
  • Parallel phases: -Simultaneous phases like table handling and error correction -Error handling: detects issues (syntax, semantic, or system) and informs the user.

Chapter 3: Lexical Analysis

  • Lexical units/tokens: Groups of characters having a collective meaning (e.g., +, <, identifiers, keywords).
  • Lexemes: Specific character sequences in the source code matching the pattern for a particular lexical unit. Example: identifiers or numbers.
  • Regular expressions: Formal description technique for recognizing sequences within a given set of characters. This is used to specify patterns for lexical units.
  • Lexical analysis implementation/lexical analysis tool: Techniques and tools to define and implement lexical analyzers (e.g., using (f)lex for practical implementation).

Chapter 4: Lexical Analysis Tool

  • (f)lex: A tool generating lexical analyzers from regular expressions.
  • Specifications (f)lex file contains regular expressions and corresponding actions.
  • Variables and functions (e.g. yytext, yyleng, yylex, yywrap) are part of the (f)lex specification and tool.

Chapter 5: Syntax Analysis

  • Grammatical structure: Languages have rules dictating how their structures should be formed.
  • Grammer: Set of production rules specifying how symbols can be rearranged to form larger structures.
  • Derivation trees: Abstract syntax trees representing the sequence of derivation steps from the starting symbol to the source code.
  • Parsing methods: Two common methods for constructing derivation trees: -Top-down parsing (e.g., LL(1)): Starts with the starting symbol and applies rules downward. -Bottom-up parsing (e.g., LALR): Starts with the terminal tokens and works upward to the starting symbol.
  • Tool yacc/bison A tool for generating syntax analyzers (parsers) from a grammar specification.

Chapter 6: Syntax Analysis Tool

  • yacc/bison A tool generating syntax analyzers (parsers).
  • Input Grammar specifications.
  • Output A parser.
  • Error handling, resolving conflicts (shift-reduce, reduce-reduce).
  • Attribute values: Attaching values (integers, strings) to symbols.
  • Communication with lexical analyzer: How the parser retrieves tokens through the yylval variable managed within the lexical analyzer that communicates to the parser.

Chapter 7: Language Theory - Automata

  • Language Types: Classification of languages based on grammar types, with regular and context-free being a key subset.
  • Automata: Formal models (e.g., finite automata with states and transitions) to describe how recognition of various tokens is made.
  • Deterministic vs. non-deterministic automata: Different models of automata, with deterministic ones being more computationally efficient.
  • Minimization and Construction of automata: techniques and algorithms to minimize the size of automata for efficiency.

Chapter 8: Semantic Analysis

  • Semantic properties: Information a compiler needs to analyze beyond structure, concerning code meaning. -Meaningful code relies on proper variable scope definitions.
  • Definition-directed parsing: Rules that allow connecting actions in productions to the grammar's construction. This enables calculating attribute values within each production.
  • Different attribute kinds, such as:
  • synthesized attributes: calculated "downward" or "bottom up" from the leaves to the root.
  • inherited attributes: calculated "upward" or "top down" from the root toward the leaves.
  • Scope of identifiers: The determination of a variable's valid region in the program.
  • Type checking: Ensuring variables are used correctly (int variables used in functions expecting floats etc).

Chapter 9: Code Generation

  • Execution environment: The way memory spaces are organized to properly store data (global data, locals, function calls etc).
  • Code generation technique: Creating target machine instructions from the intermediate representation.
  • Intermediate representation: A form of representation of the code (e.g., 3-address code) that's close to machine code but independent.
  • Code optimization: Techniques to make the generated code faster without changing the output, by looking for ways to remove redundant or unnecessary operations.

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