Cs802 compiler spring 2017 محاضرة 1

‫‪Sebha University‬‬ ‫‪Faculty of Sciences‬‬ ‫‪Computer Department‬‬

‫جامعة سبها‬ ‫كلية العلوم‬ ‫قسم الحاسوب‬

‫املترج ـم ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــات ‪CS802:‬‬ ‫‪The Compilers‬‬ ‫اعداد‬ ‫د‪ .‬مبروكه علي معيوف‬

‫ربيع ‪7102‬‬

‫‪CS802: Compliers‬‬

‫‪Spring 2017‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫محتويات املقرر‬ ‫املقدمة‬ ‫محاضرة ‪2،1‬‬

‫‪ ‬تعريف املترجم‪ ،‬مهمة املترجم‪ ،‬انواع املترجمات‪.‬‬ ‫التحليل و التركيب‬ ‫‪ ‬معنى التحليل‬ ‫‪ ‬معنى التركيب‬ ‫‪ ‬التحليل و التركيب في عملية الترجمة‬ ‫مراحل املترجم‬ ‫‪ ‬جزء التحليل‬ ‫‪ o‬مرحلة التحليل اللفظي (الخطي) ‪lexical analysis‬‬ ‫‪ o‬مرحلة التحليل اللغوي (النحوي) ‪syntax analysis‬‬ ‫‪ o‬مرحلة التحليل الداللي (املنطقي)‪semantic analysis‬‬ ‫‪ ‬جزء التركيب‬ ‫‪ o‬توليد الشفرة الوسطية‪intermediate code generation‬‬ ‫‪ o‬مقلص الشفرة ‪code optimization‬‬ ‫‪ o‬مولد الشفرة ‪code generation‬‬ ‫‪ ‬ادارة جدول الرموز ‪symbol table management‬‬ ‫‪ ‬معالج الخطأ ‪error handler‬‬

‫محاضرة ‪3‬‬

‫‪ ‬نظام معالجة اللغة ‪language processing system‬‬ ‫‪ ‬املراحل التي يمر بها برنامج هدف مركب ‪structured source program phases‬‬ ‫‪ o‬املعالج القبلي ‪preprocessor‬‬ ‫‪ o‬املترجم ‪Compiler‬‬ ‫‪ o‬املجمع ‪assembler‬‬ ‫‪ o‬محرر املحمل‪/‬الرابط ‪loader/linker editor‬‬

‫‪Spring 2017‬‬

‫‪CS802: Compliers‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫ً‬ ‫تصنيف مراحل املترجم وفقا لبرنامج مصدر أو برنامج هدف‬ ‫‪Front end phases ‬‬ ‫محاضرة ‪6،5،4‬‬

‫‪Back end phases ‬‬ ‫مرحلة التحليل اللفظي‬ ‫‪ ‬محلل اللفظ ‪lexical analyzer‬‬ ‫‪ ‬تعريفه‪ ،‬مهمته‪ ،‬طريقة عمله‪ ،‬العالقة بين ال‪ lexical‬و ال‪syntax‬‬ ‫‪ ‬ال‪ token‬و ال‪ lexeme‬و ال‪pattern‬‬ ‫‪ ‬مواصفات ال‪token‬‬ ‫‪ ‬كيف يتعرف ال‪ lexical analyzer‬على ال‪token‬‬ ‫‪ ‬التعابير القياسية‪regular expression‬‬ ‫‪ ‬اللغات‪languages‬‬ ‫‪ ‬السالسل ‪strings‬‬ ‫‪ ‬الخواص الجبرية للتعابير القياسية‬ ‫‪ ‬اختصارات التعابير القياسية‬ ‫‪ ‬كيف يتعرف ال‪ lexical analyzer‬على ال‪token‬‬ ‫‪ ‬االوتوماتة املحدودة ‪( Finite Automata) FA‬‬ ‫‪ ‬االوتوماتة و التعابير القياسية‬ ‫‪ ‬مخطط االنتقال ‪transition diagram‬‬ ‫‪ ‬انواع االوتوماتة املحدودة‬ ‫‪NFA ‬‬ ‫‪DFA ‬‬ ‫‪ ‬التعابير القياسية و ال‪NFA‬‬ ‫‪From NFA to DFA ‬‬ ‫‪ ‬تصميم برنامج محلل لفظي بسيط ‪the design of simple lexical analyzer‬‬ ‫‪ ‬وصف ال‪ token‬باستخدام التعابير القياسية‪.‬‬ ‫‪ ‬استخدام ال‪ DFA‬للتعرف على ال‪token‬‬ ‫‪ ‬كتابة ال‪ code‬لتجميع ال‪token‬‬

‫‪Spring 2017‬‬

‫‪CS802: Compliers‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫‪ ‬امثلة تطبيقية ملا سبق‬ ‫محاضرة ‪8،7‬‬

‫‪ ‬ال‪ : Lex‬تعريفه‪ ،‬مهمته‪ ،‬مواصفاته‬ ‫مرحلة التحليل اللغوي (النحوي)‬ ‫‪ ‬محلل لغوي ‪syntax analyzer‬‬ ‫‪ o‬تعريفه‪ ،‬مهمته‪ ،‬طريقة عمله>‬ ‫‪ ‬القواعد النحوية‪ :‬قاعدة ‪Context-Free Grammar‬‬ ‫‪ ‬قواعد اللغات البرمجية‬ ‫‪ o‬نحو التعابير الرياضية ‪syntax of expressions‬‬ ‫‪ o‬نحو الجمل ‪syntax of statements‬‬ ‫‪ ‬الشجرة النحوية‪syntax tree‬‬

‫محاضرة ‪9,10‬‬

‫‪ ‬ترجمة النحو املباشر‪syntax-directed translation‬‬ ‫‪ ‬تصميم محلل لغوي ‪the design of simple syntax analyzer‬‬ ‫ادارة جدول الرموز‪symbol table management‬‬ ‫‪ ‬العالقة بين جدول الرموز و ‪lexical‬‬ ‫‪ ‬العالقة بين جدول الرموز و ‪syntax‬‬ ‫معالج الخطأ ‪error handler‬‬

‫محاضرة ‪22‬‬

‫‪ ‬العالقة بين معالج الخطأ و ‪syntax‬‬ ‫مرحلة التحليل الداللي (املنطقي) ‪semantic analysis‬‬ ‫‪ ‬محلل اللفظ ‪semantic analyzer‬‬ ‫‪ ‬تعريفه‪ ،‬مهمته‪ ،‬طريقة عمله‬ ‫‪ ‬الفاحص ‪type checker‬‬

‫محاضرة ‪12,13,14‬‬

‫‪ ‬العالقة بين ‪ semantic‬و ‪error handler‬‬ ‫مولد الشفرة الوسطية ‪intermediate code generator‬‬ ‫‪ ‬لغات وسطية ‪intermediate languages‬‬ ‫مقلص الشفرة ‪code optimizer‬‬ ‫‪ ‬مصادر التقليص‪sources of optimization‬‬

Dr. Mabroka A. M.

CS802: Compliers

Spring 2017

code generator ‫مولد الشفرة‬ the target machine ‫ االلة الهدف‬ a simple code generator‫ مولد شفرة بسيط‬ mini project ‫تصميم مترجم بسيط‬ ‫ على الطالب تصميم مترجم بسيط يقرأ تعليمة بلغة ما ثم‬:‫ ورقة عمل‬ .‫يطبق عليها مراحل املترجم كمخرجات‬

‫جدول اعمال السنة واالمتحان النهائي‬ ‫االسبوع املستحق‬

‫التقييم‬

% ‫النسبة‬

1528/55/28

‫امتحان نصفى‬

20

‫كل اسبوع‬

‫ والواجبات‬،‫الحضور‬

10

‫قبل االمتحان النهائي‬

‫ورقة العمل‬

25

‫حسب جدول االمتحانات‬

‫االمتحان النهائي‬

45

‫املراجع االنجليزية‬ [1] Alfred V. Abo, Monica S. Lam, Ravi Sethi, Jeffrey D. Ullman, Compliers, Principles, Techniques & Tools, 2nd ed. , Pearson Education, 2007.

[2] Torben Egidius Mogensen, Basics of Compiler Design, Anniversary edition, Published through lulu.com., c Torben Ægidius Mogensen 2000 – 2010.

Websites: http://www.bookboon.com Download free books at Bookboon.com.

‫‪Spring 2017‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫‪CS802: Compliers‬‬

‫املقدمة‬ ‫يستجيب الحاسب االلي ملهمة ما إثر تنفيذه ألمر ما او مجموعة من االوامر املكتوبة بلغة يفهمها هذا‬ ‫الحاسب (لغة االلة ‪ .)machine language‬و تتعدد أوامر اللغة التي يفهمها الحاسب بشكل كبير‪،‬‬ ‫فقد يتطلب تنفيذ مهمة معينة كتابة االالف من االسطر مما يؤدي للضجر و امللل و التعرض لألخطاء‪.‬‬ ‫كما تختلف لغة االلة من جهاز حاسب ألخر حسب نوع نظام التشغيل مما يتطلب الدراية التامة و‬ ‫ً‬ ‫الخبرة بهذه اللغة من قبل اي مبرمج‪ .‬و من عيوب لغة االلة أيضا انها أقرب للغة الحاسب (رموز) منها‬ ‫للغة االنسان‪ .‬و مع التطور املستمر للغات الحاسب و لغات البرمجة (الراقية)‪ ،‬اصبح من الضروري‬ ‫خلق جسر للتواصل فيما بين الحاسب (لغة االلة) و االنسان (لغة البرمجة الراقية) عن طريق وسيط‬ ‫(مترجم) لترجمة لغة البرمجة الراقية الى لغة يفهمها الحاسب أو الى أي لغة أخرى مناسبة‪ .‬من هنا‪،‬‬ ‫تطلب االمر بناء مترجم (‪ )compiler‬للقيام بهذه املهمة‪.‬‬ ‫‪ ‬تعريف املترجم ‪ : compiler definition‬هو برنامج يقرأ برنامج آخر مكتوب بلغة ما (اللغة‬ ‫ً‬ ‫املصدر ‪ )source language‬و يحوله الى برنامج آخر مكافئ له وفقا للغة الهدف ‪target‬‬ ‫‪.language‬‬ ‫‪ ‬الحز املهم في عملية الترجمة هو أن ‪ compiler‬يبلغ املستخدم عن وجود أي أخطاء في‬ ‫البرنامج املصدر‪.‬‬ ‫‪target program‬‬

‫‪Compiler‬‬

‫‪Source program‬‬

‫‪Error messages‬‬ ‫مالحظات‪:‬‬ ‫ً‬ ‫‪ ‬اللغة املصدر تختلف من لغة الى أخرى بدا من اللغات التقليدية مثل ‪Fortran & Pascal‬‬ ‫ً‬ ‫وصوال الى اللغات املتخصصة مثل ‪.Java‬‬ ‫ً‬ ‫‪ ‬اللغة الهدف تختلف أيضا من لغة الى اخرى‪ ،‬قد تكون لغة االلة أو لغة أخرى (مثال من‬ ‫لغة ‪ C++‬الى لغة ‪ )Java‬او العكس‪.‬‬ ‫‪ ‬لغة االلة تختلف من جهاز الى آخر حسب نوع نظام التشغيل‪.‬‬

‫‪Spring 2017‬‬

‫‪CS802: Compliers‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫‪ ‬مهمة املترجم‪ :‬ترجمة برنامج مصدر مكتوب وفق قواعد اللغة املصدر الى برنامج هدف‬ ‫حسب روية املترجم ‪.compiler‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫‪.5‬‬

‫انواع املترجمات ‪:types of Compilers‬‬ ‫‪Single-pass‬‬ ‫‪Multi-pass‬‬ ‫‪Load-and –go‬‬ ‫‪Optimizing‬‬ ‫‪Debugging‬‬

‫مالحظة‪:‬‬ ‫يعتمد نوع ال‪ compiler‬على الطريقة التي ُيبنى ُ(يشيد) بها‪ ،‬او الوظيفة التي ُيفترض أن يقوم بها‪.‬‬ ‫التحليل و التركيب‬

‫‪ ‬معنى التحليل ‪ُ :analysis‬يقصد بالتحليل القيام بفصل العناصر االساسية املكونة للبرنامج ٌ‬ ‫كل‬ ‫على حدة‪ ،‬ثم قياس مستوى تواجد هذا العنصر في البرنامج و مقارنته باملستويات االخرى بهدف‬ ‫التعرف على مدى مساهمة هذا العنصر في أداء البرنامج‪ ،‬كذلك التعرف على العالقات بين‬ ‫املتغيرات و تأثير كل منها على االخر‪.‬‬ ‫‪ ‬معنى التركيب ‪ُ :synthesis‬يقصد بالتركيب تجميع االجزاء لتكوين البرنامج الكامل الذي يستطيع‬ ‫ان يؤدي الوظيفة املطلوبة‪.‬‬ ‫‪ ‬التحليل و التركيب في عملية الترجمة ‪the analysis-synthesis model of compilation‬‬ ‫هناك جزئيين مهمين في عملية الترجمة و همل التحليل ‪ analysis‬و التركيب ‪ ،synthesis‬و ُيقصد‬ ‫بالتحليل تقسيم البرنامج املصدر الى اجزاء اساسية و تكوين شفرة وسيطية ‪intermediate code‬‬ ‫للبرنامج املصدر‪ .‬أما التركيب في عملية الترجمة ُ‬ ‫فيقصد به بناء البرنامج الهدف املطلوب من الشفرة‬ ‫ً‬ ‫الوسيطية التي تم الحصول عليها سابقا‪.‬‬

Dr. Mabroka A. M.

CS802: Compliers

Spring 2017

:‫ يمكن اختصار مراحل املترجم في الشكل التالي‬:the phase of Compiler ‫مراحل املترجم‬ Source Program Lexical analyzer Scanner Linear analyzer

Syntax analyzer

Semantic analyzer Symbol table manager

Error handler Intermediate code generation

Code optimizer

Code generator

Target program

The phases of Compiler