Developing Compiler

OdHUG 2015 April MeetUp

Transcript

1. Разработка компилятора на Haskell @Sigrlami http://sigrlami.eu/ru/content/articles/writing-compiler-1.html
2. Что такое компилятор?
3. Зачем изучать компиляторы? • Полезно знать инструменты, которыми пользуешься. Понимать вывод компилятора • Техники и алгоритмы используемые при разработке компилятора можно применять в других областях • Большой шанс, что вам прийдется писать компилятор для DSL или мета-языка
4. Идеализированный компилятор
7. Идеализированный компилятор • Проход (Pass) • Фаза (Phase)
8. Идеализированный компилятор Анализ
9. Идеализированный компилятор Синтез
10. Виды ошибок • Лексические – Неправильное название идентификатора • Синтаксические – Отсутствует ; или другой разделитель – Неправильные отступы • Семантические – Неправильное присвоение • Логические – Бесконечный цикл
11. Интерпретация • анализирует и тут же выполняет программу • Не гененирует машинный код • Программа выполняется только при наличии интерпретатора
12. Лексический анализ • Преобразование исходного кода в лексемы (token) • Поиск лексических ошибок
13. Лексический анализ. BNF • Метаязык описания • Описание контекстно-свободных грамматик
14. Лексический анализ. BNF Цифры, Литералы, Идентификаторы num = [1-9][0-9]*|0 boollit = false|true ident = [A-Z][A-Z0-9]* Символы и Операторы LP = "(" RP = ")" ASGN = ":=" SC = ";" MULTIPLICATIVE = "*" | "div" | "mod" ADDITIVE = "+" | "-" COMPARE = "=" | "!=" | "<" | ">" | "<=" | ">=" Ключевые слова IF = "if" THEN = "then" ELSE = "else" BEGIN = "begin" END = "end" WHILE = "while" DO = "do" PROGRAM = "program" VAR = "var" AS = "as" INT = "int" BOOL = "bool" Категории лексем
15. Лексический анализ. BNF <program> ::= PROGRAM <declarations> BEGIN <statementSequence> END <declarations> ::= VAR ident AS <type> SC <declarations> | ε <type> ::= INT | BOOL <statementSequence> ::= <statement> SC <statementSequence> | ε <statement> ::= <assignment> | <ifStatement> | <whileStatement> <assignment> ::= ident ASGN <expression> | ident ASGN READINT <ifStatement> ::= IF <expression> THEN <statementSequence> <elseClause> END <elseClause> ::= ELSE <statementSequence> | ε <whileStatement> ::= WHILE <expression> DO <statementSequence> END <writeInt> ::= WRITEINT <expression> <expression> ::= <simpleExpression> | <simpleExpression> COMPARE <expression> <simpleExpression> ::= <term> ADDITIVE <simpleExpression> | <term> <term> ::= <factor> MULTIPLICATIVE <term> | <factor> <factor> ::= ident | num | boollit | LP <expression> RP
16. Лексический анализ Какие есть варианты для разбития кода на лексемы?
17. Лексический анализ. Прямой разбор • Дробление строки по пробелу • Регэкспы • Парсер-комбинаторы • Конечный автомат • …(ваш вариант)
18. Лексический анализ. Автоматизация • Lex • GNU/ Flex • JavaCC • Alex (Haskell)
19. Лексический анализ. Автоматизация
20. Лексический анализ Где можно использовать еще? • Pretty-printers (красивый вывод кода) • Линтинг (статический анализ кода) • Разбор данных Лексер – это очень простой парсер
21. Синтаксический анализ • Преобразование лексем в синтаксическое дерево AST (abstract syntax tree) • Поиск синтаксичеcких ошибок
22. Синтаксический анализ
23. Синтаксический анализ • Нетерминалы • Терминалы • Произведения
24. Синтаксический анализ. Top down Рекурсивный спуск
25. Синтаксический анализ. Bottom up
26. Синтаксический анализ.Автоматизация • Yacc • Bison • Happy (Haskell)
27. Синтаксический анализ
28. VHDL Цифровая электроника • FPGA • ASIC • Микропроцессоры
29. VHDL. Внешний вид • EBNF грамматика стандарта 2002 - 62 страницы • Мощный императивный язык
30. VHDL. Zephyrus • Alex - разбитие кода на лексемы • Happy – несколько разных парсеров • .. • Profit
31. VHDL.Проблематика • Анализ кодовой базы выявил ~ 300 случаев неконсистетности грамматики, исследовательские группы ~ 800 случаев • Недостаточно сильная система типов • Выявление критически ошибок на этапах симуляции
32. VHDL. Zephyrus • Alex - разбитие кода на лексемы • Happy – несколько разных парсеров • Свой лексер (модернизировать алгоритмику) • Свой парсер (увеличить гибкость) https://github.com/sigrlami/zephyrus
33. Ключевых преимуществ Haskell • Аппликативные функторы <*> • Обощенные Алгебраические типы данных (GADT) • Паттерн-матчинг АТД
34. Синтаксический анализ • Необходимо понимать контекст • Необходимо выявлять неконсистеность в VHDL
35. Аттрибутные граматики Добавляем дополнительный контекст к произведениям, описать свойство или взаимосвязь