5. Трансляция в ассемблер

Трансляция программы в ассемблер несколько упрощает конструирование компилятора. Однако, такой подход удлиняет технологическую цепочку выполнения программы, так как объектная программа, порожденная компилятором, должна быть впоследствии обработана ассемблером, а также редактором связей и загрузчиком.

У трансляции в ассемблер есть несколько ощутимых преимуществ:

• уровень ассемблера все-таки выше, чем у машинного кода; поэтому при трансляции в ассемблер программисту не приходится возиться с некоторыми утомительными техническими деталями, например, ассемблер берет на себя разрешение операторов безусловного перехода на еще неопределенные метки (переходы вперед), распределение памяти под данные, расчет длин переходов и т.п.,

• использование ассемблера позволяет отследить целый ряд ошибок, которые могут возникнуть при генерации кода (например, неправильная мнемоника команды); при генерации в машинные коды отловить такие ошибки значительно труднее,

• порождаемый текст на ассемблере значительно читабельней, чем машинный код; это может помочь при отладке компилятора.

Рис. 2.5. Трансляция в Ассемблер

6. T-диаграммы

М ы обозначили компилятор, переводящий цепочки языка L₁ в цепочки языка L₂ и написанный на языке L₃, следующим образом: K_L3 : L₁→L₃. Для представления компилятора используются также так называемые Т-диаграммы:

Н апример, Компилятор, переводящий язык L в язык ассемблера A и написанный на языке A, можно представить следующими способами: K_A: L→ A или Т-диаграммой

Т-диаграммы достаточно удобны при обсуждении различных способов получения компиляторов.

7. Методики создания компилятора

Написание компилятора может потребоваться в самых разнообразных условиях – для различных языков, целевых платформ, с различными требованиями к работе компилятора и т.д. Например, одна из типичных проблем написания компилятора связана с тем, что на целевой платформе могут отсутствовать подходящие средства для разработки. Именно так обычно обстоят дела при создании новой компьютерной архитектуры: на начальном этапе жизни компьютера системные программисты не имеют никаких средств разработки, кроме системы команд самого компьютера (на этом этапе даже ассемблер может отсутствовать). Бывают и такие случаи, когда компилятор создается для еще не существующей целевой платформы.

Таким образом, цели и условия написания компиляторов могут очень сильно варьироваться от одного проекта к другому. Поэтому существует целый ряд методик разработки компиляторов; мы остановимся на наиболее распространенных из них:

• прямой, при котором целевым языком является язык ассемблера,

• метод раскрутки,

• использование кросс-трансляторов,

• использование виртуальных машин,

• компиляция "на лету".

8. Метод раскрутки

Компилятор – это весьма большая и сложная программа; на написание и отладку компилятора на языке ассемблера можно истратить слишком много времени. Для того, чтобы как-то справиться с этой проблемой, был придуман метод раскрутки, суть которого заключается в следующем.

Пусть есть компилятор K_A: P→A, где P – некоторый язык более высокого уровня, чем язык ассемблера. Тогда напишем K_P: L→A, а затем применим компилятор K_A к компилятору K_P, т.е. получим K_A=K_A(K_P): L→A. Такая схема проиллюстрирована с помощью Т-диаграмм на рисунке и называется раскруткой (bootstrapping1).

Описанная схема может быть использована при написании компилятора некоторого языка на нем самом. Пусть у нас есть компилятор некоторого подмножества S языка L в язык A, написанный на языке A, K_A: S→A. Тогда мы можем написать K_L: L→A и получим новый компилятор K_A = K_A(K_L). Мы используем это подмножество S для того, чтобы написать компилятор языка L в язык A, K_S: L→A. Если теперь мы применим компилятор K_A к программе K_S, то получим K_A=K_A(K_S): L→A.

Рис. 2.6. Схема «раскрутки» компилятора

Впервые такая схема была применена в 1960 году при реализации языка Neliac. В 1971 году Вирт написал с использованием раскрутки транслятор языка Pascal, причем самый первый компилятор был оттранслирован вручную. Количество шагов раскрутки было больше 1, т.е. была построена последовательность языков S1  S2  ... Sn = L и построена последовательность компиляторов: K_A: S₁→A, K_A¹=K_A(K_S1: S₂→A), ...

Раскрутку можно использовать и в следующей ситуации. Пусть у нас есть недостаточно эффективный компилятор K_A: L→A. Можно написать более эффективный компилятор K_L: L→A, а затем применить раскрутку.