Урок №5. компиляция вашей первой программы

Введение

Под компиляцией понимаются процессы, которые облегчают диалог специалиста по написанию программ и компьютера. Формируя на этапе завершения свою программу, каждый программист вынужден использовать программу компиляции. В техническом описании эта программа занимает очень скромное место и определяется как утилита, которая осуществляет компиляцию. Компиляцией является операция преобразования программного приложения, которое выполнено на известном людям языке (определяется как язык высокого уровня), в команды языка низкого уровня, которые понимает компьютер. В итоге получается программа, приближённая к машинным кодам. Программа имеет вид объектного модуля или абсолютного кода. В отдельных случаях эта программа может походить на команды ассемблера. То есть, компиляцией является преобразование входных данных (исходного кода), описывающих некий алгоритм, выполненный на проблемном языке, в выбранный набор команд объектного кода (машинный язык).

Если сформулировать более коротко, то процесс компиляции — это трансляция программы из проблемно-ориентированного языка в машинно-ориентированный. Это простая и прозрачная формулировка, но на самом деле процесс компиляции представляется очень многоплановым.

Самостоятельные компиляторы

Как и любое другое программное обеспечение, есть преимущества от реализации компилятора на языке высокого уровня. В частности, компилятор может быть автономным, то есть написанным на языке программирования, который он компилирует. Создание компилятора на собственном хостинге — это проблема начальной загрузки , т. Е. Первый такой компилятор для языка должен быть либо написанным вручную машинным кодом, либо скомпилирован компилятором, написанным на другом языке, либо скомпилирован путем запуска компилятора в интерпретаторе .

Коррадо Бём докторская диссертация

Коррадо Бём разработал язык, машину и метод перевода для компиляции этого языка на машине в своей докторской диссертации 1951 года. Он не только описал полный компилятор, но и впервые определил этот компилятор на его собственном языке. Язык был интересен сам по себе, потому что каждый оператор (включая операторы ввода, операторы вывода и операторы управления) был частным случаем оператора присваивания .

NELIAC

Navy Electronics Laboratory International Алгол Compiler или NELIAC был говор и составитель реализация Алгол 58 языка программирования , разработанного Военно — морской электроники лаборатории в 1958 году.

NELIAC был детищем Гарри Хаски — тогдашнего председателя ACM и известного ученого-информатика (а затем научного руководителя Никлауса Вирта ) при поддержке Мори Холстеда, главы вычислительного центра NEL. Самая ранняя версия была реализована на прототипе компьютера USQ-17 (названного «Графиня») в лаборатории. Это был первый в мире самокомпилирующийся компилятор — компилятор сначала был написан в упрощенной форме на языке ассемблера ( начальная загрузка ), затем переписан на своем собственном языке и скомпилирован с помощью начальной загрузки и, наконец, перекомпилирован сам по себе, в результате чего бутстрап устарел.

Лисп

Другой ранний компилятор с самостоятельным размещением был написан для Лиспа Тимом Хартом и Майком Левиным из Массачусетского технологического института в 1962 году. Они написали компилятор Лиспа на Лиспе, тестируя его внутри существующего интерпретатора Лиспа. Как только они улучшили компилятор до такой степени, что он мог компилировать собственный исходный код, он стал самостоятельным хостингом.

Компилятор в том виде, в котором он существует на стандартной ленте компилятора, представляет собой программу на машинном языке, которая была получена благодаря тому, что определение S-выражения компилятора работало над собой через интерпретатор. (Записка AI 39)

Этот метод возможен только тогда, когда интерпретатор уже существует для того же самого языка, который должен быть скомпилирован. Он заимствует непосредственно из понятия запуска программы на себя в качестве входных данных, который также используется в различных доказательствах в теоретической информатике , такие , как доказательство того, что проблема остановки является неразрешимой .

Четвертый

Forth — это пример компилятора с собственным хостом. Возможности Forth часто путают с метакомпиляцией и метакомпиляторами . Как и Lisp , Forth является расширяемым языком программирования . Это возможности расширяемого языка программирования Forth и Lisp, которые позволяют им создавать новые версии самих себя или переносить себя в новые среды.

Структура компилятора

Процесс компиляции состоит из следующих этапов:

1. Трансляция программы — трансляция всех или только изменённых модулей исходной программы.
2. компоновка машинно-ориентированной программы.

В первом случае компилятор представляет собой пакет программ, включающий в себя трансляторы с разных языков программирования и компоновщики. Такой компилятор может компилировать программу, разные части исходно текста которой написаны на разных языках программирования. Нередко такие компиляторы управляются встроенным интерпретатором того или иного командного языка. Яркий пример таких компиляторов — имеющийся во всех UNIX-системах (в частности в Linux) компилятор make.

Во втором случае компилятор де-факто выполняет только трансляцию и далее вызывает компоновщик как внешнюю подпрограмму, который и компонует машинно-ориентированную программу. Этот факт нередко служит поводом считать компилятор разновидностью транслятора, что естественно неверно, — все современные компиляторы такого типа поддерживают организацию импорта программой процедуры (функции) из уже оттранслированого программного модуля, написанного на другом языке программирования. Так в программу на С/С++ можно импортировать функцию написанную например Pascal или Fortran. Аналогично и напротив написанная на С/С++ функция может быть импортирована в Pascal- или Fortran-программу соотвественно. Это как правило было бы невозможно без поддержки многими современными компиляторами организации обработки входных данных в процедуру (функций) в соответствии с соглашениями других языков программирования. Например современные компиляторы с языка Pascal помимо соглашения самого Pascal поддерживает организацию обработки процедурая/функцией входных в соответствии с соглашениями языка С/С++. (Чтобы на уровне машинного кода написанная на Pascal процедура/функция работала с входными параметрами в соответствии с соглашениями языка С/С++, — оператор объявления такой Pascal-процедуры/Pascal-функции должен содержать ключевое слово cdecl.) Примерами таких компиляторов являются компиляторы со всех без исключения языков программирования, используемые непосредственно.

Трансляция программы как неотъемлемая составляющая компиляции включает в себя:

1. Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.
2. Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в дерево разбора.
3. Семантический анализ. Дерево разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) — например, привязка идентификаторов к их декларациям, типам, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным деревом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.
4. Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах — например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.
5. Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом машинно-ориентированном языке.

Подготовка системы

Мы будем компилировать программы, написанные на Си или С++, так как это наиболее используемый язык для программ, которые требуют компиляции. Мы уже немного рассматривали эту тему в статье установка из tar.gz в Linux, но та статья ориентирована больше на новичков, которым нужно не столько разобраться, сколько получить готовую программу.

В этой же статье тема рассмотрена более детально. Как вы понимаете, для превращения исходного кода в команды процессора нужно специальное программное обеспечение. Мы будем использовать компилятор GCC. Для установки его и всех необходимых инструментов в Ubuntu выполните:

Затем вы можете проверить правильность установки и версию компилятора:

Но перед тем как переходить к самой компиляции программ рассмотрим более подробно составляющие этого процесса.

Примеры

Чтобы использовать эти примеры в Excel, скопируйте данные из приведенной ниже таблицы и вставьте их на новый лист в ячейку A1.

=СЦЕПИТЬ(“Популяция рек для “;A2;” “;A3;” составляет “;A4;” на километр.”)

Создает предложение, объединяя данные в столбце А с остальным текстом. Результат: “Популяция рек для вида речная форель составляет 32 на километр”.

Объединяет строку в ячейке В2, пробел и значение в ячейке С2. Результат: “Виталий Токарев”.

Объединяет текст в ячейке C2, строку, состоящую из запятой и пробела, и значение в ячейке B2. Результат: “Виталий Токарев”.

Объединяет строку в ячейке B3, строку, состоящую из пробела, амперсанда и еще одного пробела, и значение в ячейке C3. Результат: Fourth & Pine.

Объединяет те же элементы, что и в предыдущем примере, но с помощью оператора & (амперсанд) вместо функции СЦЕПИТЬ. Результат: Fourth & Pine.

История появления

Виды компиляции[ | код]

Виды компиляции:

• Пакетная. Компиляция нескольких исходных модулей в одном задании.
• Построчная. Машинный код порождается и затем исполняется для каждой завершённой грамматической конструкции языка. Внешне воспринимается как интерпретация, но устройство имеет иное.
• Условная. На фазе трансляции результат трансляции зависит от условий, прописанных в исходном транслируемом тексте программы директивами компилятора. (Яркий пример — работа препроцессора языка С и производных от него.) Так, в зависимости от значения некой константы некая транслятор заданную часть транслируемого исходного текста программы транслирует или пропускает (игнорирует).

Что такое LLVM и зачем он нужен?

Всем привет! Думаю, у многих сразу возник другой вопрос — а зачем вообще нужна ещё одна статья про LLVM, ведь на хабре их и так больше сотни? Моей задачей было написать «введение в тему» for the rest of us — профессиональных разработчиков, не планирующих создавать компиляторы и совершенно не интересующихся особенностями устройства LLVM IR. Насколько я знаю, подобного ещё не было.

Главное, что интересует практически всех — и о чём я планирую рассказать — вынесено в заголовок статьи. Зачем нужен LLVM, когда есть GCC и Visual C++? А если вы не программируете на C++, вам стоит беспокоиться? И вообще, LLVM это Clang? Или нет? И что эти четыре буквы на самом деле означают?

Раздельная компиляция

Раздельная компиляция (англ. separate compilation) — трансляция частей программы по отдельности с последующим объединением их компоновщиком в единый загрузочный модуль.

Исторически особенностью компилятора, отражённой в его названии (англ. compile — собирать вместе, составлять), являлось то, что он производил как трансляцию, так и компоновку, при этом компилятор мог порождать сразу машинный код. Однако позже, с ростом сложности и размера программ (и увеличением времени, затрачиваемого на перекомпиляцию), возникла необходимость разделять программы на части и выделять библиотеки, которые можно компилировать независимо друг от друга. В процессе трансляции программы сам компилятор или вызываемый компилятором транслятор порождает объектный модуль, содержащий дополнительную информацию, которая потом — в процессе компоновки частей в исполнимый модуль — используется для связывания и разрешения ссылок между частями программы. Раздельная компиляция также позволяет писать разные части исходного текста программы на разных языках программирования.

Появление раздельной компиляции и выделение компоновки как отдельной стадии произошло значительно позже создания компиляторов. В связи с этим вместо термина «компилятор» иногда используют термин «транслятор» как его синоним: либо в старой литературе, либо когда хотят подчеркнуть его способность переводить программу в машинный код (и наоборот, используют термин «компилятор» для подчёркивания способности собирать из многих файлов один). Вот только использование в таком контексте терминов «компилятор» и «транслятор» неправильно. Даже если компилятор выполняет трансляцию программы самостоятельно, поручая компоновку вызываемой внешней программе-компоновщику, такой компилятор не может считаться разновидностью транслятора, — транслятор выполняет трансляцию исходной программы и только. И уж тем более не являются трансляторами компиляторы вроде системной утилиты-компилятра make, имеющейся во всех UNIX-системах. Утилита

Собственно утилита make — яркий пример довольно удачной реализации раздельной компиляции. Работа утилиты make управляется сценарием на интерпретируемым утилитой входном языке, известном как makefile, содержащемся в задаваемом при запуске утилиты входном текстовом файле. Сама утилита не выполняет ни трансляцию ни компоновку, — де-факто утилита make функционирует как диспетчер процесса компиляции, организующий компиляцию программы в соответствии с заданным сценарием. В частности в ходе компиляции целевой программы утилита make вызывает трансляторы с языков программирования транслирующие разные части исходной программы в объектный код, и уже после этого вызывается тот или иной компоновщик, компонующий конечный исполняемый программный или библиотечный программный модуль. При этом разные части программы, оформляемые в виде отдельных файлов исходно текста, могут быть написаны как на одном языке программирования так и на разных языках программирования. В процессе перекомпиляции программы транслируются только измененные части-файлы исходного текста программы, в следствие чего длительность перекомпиляции программы значительно (порой на порядок) сокращается.

Метакомпиляторы

Метакомпиляторы отличаются от генераторов парсеров тем, что принимают на вход программу, написанную на . Их входные данные состоят из грамматического анализа формул и операций преобразования, которые создают абстрактные синтаксические деревья, или просто выводят отформатированные текстовые строки, которые могут быть стеками машинного кода.

Многие из них могут быть запрограммированы на их собственном метаязыке, что позволяет им компилировать себя, что делает их самодостаточными компиляторами расширяемых языков.

Многие метакомпиляторы на работе . Его компилятор META II , впервые выпущенный в 1964 году, был первым документированным метакомпилятором. Имея возможность определять свой собственный язык и другие, META II приняла с встроенным выводом (производство кода) . Он также переведен на один из самых ранних экземпляров виртуальной машины . Лексический анализ проводился встроенными функциями распознавания токенов: .ID, .STRING и .NUMBER. Строки в кавычках в синтаксической формуле распознают несохраняемые лексемы.

TREE-META , метакомпилятор Шорре второго поколения, появился примерно в 1968 году. Он расширил возможности META II, добавив нечеткие правила, отделяющие создание кода от анализа грамматики. Операции преобразования дерева в синтаксической формуле создают абстрактные синтаксические деревья , над которыми работают неанализируемые правила. Неразборчивое сопоставление с образцом дерева обеспечивало возможность оптимизации глазком .

, описанный в публикации ACM 1970 года, представляет собой метакомпилятор Шорре третьего поколения, который добавляет к грамматическому анализу правила лексирования и операторы поиска с возвратом. LISP 2 был связан с нечеткими правилами TREEMETA на языке генератора CWIC. Благодаря обработке LISP 2 CWIC может генерировать полностью оптимизированный код. CWIC также обеспечил генерацию двоичного кода в разделы именованного кода. Одно- и многопроходные компиляции могут быть реализованы с использованием CWIC.

CWIC скомпилирован в 8-битные инструкции машинного кода с адресацией байтов, в первую очередь предназначенные для создания кода IBM System / 360.

Более поздние поколения не документированы публично. Одной из важных функций может быть абстракция набора команд целевого процессора, генерирующая в псевдо-машинный набор команд макросы, которые могут быть отдельно определены или сопоставлены с инструкциями реальной машины. Оптимизация, применяемая к последовательным инструкциям, затем может быть применена к псевдоинструкции перед их расширением в целевой машинный код.

Структура компилятора[ | код]

Процесс компиляции состоит из следующих этапов:

1. Трансляция программы — трансляция всех или только изменённых модулей исходной программы.
2. компоновка машинно-ориентированной программы.

Структурные реализации компилятора могут быть следующими:

1. И транслятор, и компоновщик могут целиком входит в состав компилятора как исполняемое программы.
2. Компилятор сам выполняет лишь трансляцию компилируемой программы, компоновка же программы выполняется вызываемой компилятором отдельной программой-компоновщиком. Практически все современные компиляторы построены по такой схеме.
3. Пакет программ, включающий в себя трансляторы с разных языков программирования и компоновщики.

По первой схеме строились самые первые компиляторы, — для современных компиляторов такая схема построения нехарактерна.

По второй схеме построены все без исключения компиляторы с языков высокого уровня. Любой такой компилятор сам выполняет только трансляцию и далее вызывает компоновщик как внешнюю подпрограмму, который и компонует машинно-ориентированную программу. Такая схема построения легко позволяет компилятору работать и в режиме транслятора с соответствующего языка программирования. Этот обстоятельство нередко служит поводом считать компилятор разновидностью транслятора, что естественно неверно, — все современные компиляторы такого типа все же выполняют компоновку, пусть и силами вызываемого компилятором внешнего компоновщика, тогда как транслятор сам никогда не выполняет вызов внешнего компоновщика. Но это же обстоятельство позволяет компилятору с одного языка программирования на фазе компоновки включать в программу написанную на одном языке программирования функции-подпрограммы из уже оттранслированных соответствующим транслятором/компилятором, написанные на ином языке программирования. Так в программу на С/С++ можно вставлять функции написанные например на Pascal или Fortran. Аналогично и напротив написанная на С/С++ функции могут быть вставлены в Pascal- или Fortran-программу соответственно. Это было бы невозможно без поддержки многими современными компиляторами генерации кода вызова процедур (функций) в соответствии с соглашениями иных языков программирования. Например современные компиляторы с языка Pascal помимо организации вызова процедур/функций в стандарте самого Pascal поддерживают организацию вызова процедурой/функцией в соответствии с соглашениями языка С/С++. (Например чтобы на уровне машинного кода написанная на Pascal процедура/функция работала с входными параметрами в соответствии с соглашениями языка С/С++, — оператор объявления такой Pascal-процедуры/Pascal-функции должен содержать ключевое слово cdecl.)

Наконец по третьей схеме построены компиляторы, представляющие собой целые системы, включающие в себя трансляторы с разных языков программирования и компоновщики. Также любой такой компилятор может использовать в качестве транслятора любой способный работать в режиме транслятора компилятор с конкретного языка высокого уровня. Естественно такой компилятор может компилировать программу, разные части исходного текста которой написаны на разных языках программирования. Нередко такие компиляторы управляются встроенным интерпретатором того или иного командного языка. Яркий пример таких компиляторов — имеющийся во всех UNIX-системах (в частности в Linux) компилятор make.

Трансляция программы как неотъемлемая составляющая компиляции включает в себя:

1. Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.
2. Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в древо разбора.
3. Семантический анализ. На этой фазе древо разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) — например, привязка идентификаторов к их объявлениям, типам данных, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным древом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.
4. Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах — например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.
5. Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом машинно-ориентированном языке.

Добавить комментарий Отменить ответ

Структура компилятора

Процесс компиляции состоит из следующих этапов:

1. Трансляция программы — трансляция всех или только изменённых модулей исходной программы.
2. компоновка машинно-ориентированной программы.

В первом случае компилятор представляет собой пакет программ, включающий в себя трансляторы с разных языков программирования и компоновщики. Такой компилятор может компилировать программу, разные части исходно текста которой написаны на разных языках программирования. Нередко такие компиляторы управляются встроенным интерпретатором того или иного командного языка. Яркий пример таких компиляторов — имеющийся во всех UNIX-системах (в частности в Linux) компилятор make.

Во втором случае компилятор де-факто выполняет только трансляцию и далее вызывает компоновщик как внешнюю подпрограмму, который и компонует машинно-ориентированную программу. Этот факт нередко служит поводом считать компилятор разновидностью транслятора, что естественно неверно, — все современные компиляторы такого типа поддерживают организацию импорта программой процедуры (функции) из уже оттранслированого программного модуля, написанного на другом языке программирования. Так в программу на С/С++ можно импортировать функцию написанную например Pascal или Fortran. Аналогично и напротив написанная на С/С++ функция может быть импортирована в Pascal- или Fortran-программу соотвественно. Это как правило было бы невозможно без поддержки многими современными компиляторами организации обработки входных данных в процедуру (функций) в соответствии с соглашениями других языков программирования. Например современные компиляторы с языка Pascal помимо соглашения самого Pascal поддерживает организацию обработки процедурая/функцией входных в соответствии с соглашениями языка С/С++. (Чтобы на уровне машинного кода написанная на Pascal процедура/функция работала с входными параметрами в соответствии с соглашениями языка С/С++, — оператор объявления такой Pascal-процедуры/Pascal-функции должен содержать ключевое слово cdecl.) Примерами таких компиляторов являются компиляторы со всех без исключения языков программирования, используемые непосредственно.

Трансляция программы как неотъемлемая составляющая компиляции включает в себя:

1. Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.
2. Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в дерево разбора.
3. Семантический анализ. Дерево разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) — например, привязка идентификаторов к их декларациям, типам, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным деревом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.
4. Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах — например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.
5. Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом машинно-ориентированном языке.

IoT

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Кросс-курс 160 Рублей (Россия) к другим валютам