4861

Общая схема работы компилятора С++. Назначение и функционирование редактора связей. Загрузчик

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Общая схема работы компилятора С++. Назначение и функционирование редактора связей. Загрузчик. Для оптимизации процесса перевода программы с С++ на машинный язык процесс трансляции разбивают на два этапа: промежуточная трансляция в набор объектных м...

Русский

2012-11-28

52 KB

32 чел.

Общая схема работы компилятора С++. Назначение и функционирование редактора связей. Загрузчик.

Для оптимизации процесса перевода программы с С++ на машинный язык процесс трансляции разбивают на два этапа: промежуточная трансляция в набор объектных модулей – компиляция и связывание объектных модулей в исполняемый файл – компоновка. Соответственно, программы, реализующие эти два этапа, называют компилятором и компоновщиком или редактором связей. Поскольку, как правило, оба этих инструмента предоставляются их разработчиками в паре, то часто под компиляцией (сборкой) подразумевают целиком весь процесс обработки исходного кода на С++ с получением итогового результата в виде исполняемого файла.

Кроме того, непосредственно перед передачей компилятору, исходный код программы проходит предварительную обработку препроцессором. Назначение препроцессора – обеспечение возможности разбиения больших программ на несколько взаимосвязанных частей – модулей, раскрытие сокращений – макросов, обработка некоторых параметров конфигурации компилятора и т.п.

Процесс компиляции представляет собой последовательность фаз, каждая из который преобразует одно представление программы в другое.

Лексический анализ: эту часть компилятора выполняет сканер, который читает литеры программы (символы) на исходном языке и строит из них слова (лексемы) языка. Для каждой построенной лексемы анализатор строит токен вида <id, attrib>. id – имя токена, представляет собой внутренний идентификатор, используемый на следующем этапе компиляции – синтаксическом разборе, а значение attrib указывает на соответствующую этому токену запись в специальной таблице символов, построенной анализатором. Эта информация используется на дальнейших этапах компиляции.

Например, для выражения

a = b + c / 100;

лексический анализатор выделит следующие лексемы: <a>, <=>, <b>, <+>, <c>, </>, <100>. Пробелы и другие разделительные символы анализатором автоматически отбрасываются. Для лексем <a>, <b>, <c> (представляющих переменные) может быть сформирована таблица символов вида:

В результате лексического анализа исходное выражение будет представлено в виде последовательности токенов:

 <id, 1> <=> <id, 2> <+> <id, 3> </> <100>

Здесь токены <=>, <+>, </> представляют собой абстрактные символы для операций присваивания, сложения и деления соответственно.

Следующая фаза – синтаксический разбор. Здесь используются идентификаторы токенов для построения промежуточного древовидного представления программы, описывающего её грамматическую структуру. Чаще всего таким представлением является синтаксическое дерево, в котором каждый внутренний узел представляет операцию, а его дочерние узлы – аргументы этой операции. Синтаксическое дерево определяет порядок, в котором выполняются операции.

Далее выполняется этап семантического анализа, на котором используется построенное синтаксическое дерево и информация из таблицы символов для проверки исходной программы на смысловое соответствие с правилами языка. Важной частью семантического анализа является проверка типов, когда компилятор проверяет, имеет ли каждый оператор аргументы соответствующего типа, и выполняет приведение типов, если оно допустимо.

После этого компилятор генерирует явное машинное промежуточное представление исходной программы. Выполняется оптимизация промежуточного кода: удаление избыточных инструкций, упрощение кода с обязательным сохранением его семантики и т.п.

Финальной фазой компиляции является генерация кода – из промежуточного представления исходной программы порождается программа в машинном коде. Чаще всего, компиляторы С++ реализуют механизм раздельной компиляции, при котором модули исходной программы обрабатываются отдельно. Такой подход обладает рядом преимуществ: для крупных программ, исходный код которых представлен большим количеством файлов-модулей, при внесении небольших изменений в отдельно взятый файл удобно иметь возможность перекомпилировать только соответствующий ему объектный модуль (и все, непосредственно от него зависящие), не затрагивая остальные.

Результатом работы компилятора является машинное представление программы в виде набора объектных модулей. Такой машинный код ещё не может быть исполнен компьютером, поскольку он содержит ряд неразрешенных ссылок на объекты других модулей и библиотек. Разрешение таких ссылок берет на себя компоновщик. Если по каким-то причинам один из объектных модулей или требуемая библиотека не обнаружены, компоновщик сообщит об ошибке сборки. При успешном разрешении всех связей, на выходе компоновщик собирает готовый исполняемый файл.

Несмотря на то, что, по сути, программа представляет собой реализацию некоторого абстрактного алгоритма действий, любая программа неизбежно потребует выполнения операций, затрагивающих общие ресурсы компьютера, например, выделение памяти, чтение или запись файлов и т.п. Управление ресурсами компьютера обеспечивается операционной системой, поэтому собранная программа всегда ориентирована на работу в контексте определенной операционной системы. За запуск готовых программ в операционной системе отвечает загрузчик – специальный инструмент (как правило, являющийся частью системы), выполняющий подготовительную работу для возможности начала работы программы.

Загрузчик считывает данные из исполняемого файла, проверяет соответствие их определенному формату, при необходимости, загружает в память требуемые дополнительные библиотеки и связывает их с программой, и наконец, создает соответствующий образ процесса и вносит его в очередь на исполнение.


1

2

3

b

c

<=>

<id, 2>

<id, 3>

<+>

</>

<id, 1>

<60>

файл 1

файл 2

файл 3

файл 4

файл 5

                                        компилятор

редактор связей

объектный модуль 1

объектный модуль 2

объектный модуль 3

объектный модуль 4

объектный модуль 5

новый

объектный модуль 1

новый

объектный модуль 2

исполняемый файл


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54455. 26 вересня - Європе́йський де́нь мо́в 5.69 MB
  Мета: ознайомити дітей зі святом Європейський День мов. Формувати в учнів інтерес до вивчення рідної та іноземної мов. Розвивати мислення, пам’ять, увагу та активізувати словниковий запас. Виховувати людяність, гуманність, пізнавальний інтерес, любов до слова та народних традицій, бажання самостійно вивчати мови.
54456. КУЛЬТУРА МОВЛЕННЯ. СПІЛЬНЕ ТА ВІДМІННЕ В УКРАЇНСЬКІЙ І РОСІЙСЬКІЙ МОВАХ 259.5 KB
  Учитель української мови. Доброго дня дорогі діти Учитель російської мови. Учитель української мови. А Олесь Гончар писав: Запашна співуча гнучка милозвучна сповнена музики і квіткових пахощів скількома епітетами супроводяться визначення української мови.
54457. Эмоции и волевая деятельность 95 KB
  Актуальность данной темы для студентов ВУЗа медицинского профиля определяется наличием тесной связи между эмоциональным состоянием человека и его соматическим благополучием. Хорошо известно благотворное действие некоторых эмоций на течение болезни
54458. Любовь к Родине, начинается с любви к матери 52.5 KB
  Мама мамочка. Повторяя движения губ матери мы произносим свое первое в жизни слово: мама. В этот день юноши и девушки которые работали подмастерьями или слугами возвращаясь домой приносили в подарок своим мамам фруктовый пирог.
54459. Подвижные игры: эстафеты, подвижные игры «Подкрадись к спящему», «Хитрая лиса», «Совушка» 90 KB
  Подготовительная 10 мин 1.Построение в шеренгу 2 мин Построились. Сначала сделаем разминку: ходьба прыжки на месте и в движении и беговые упражнения затем проведем эстафету и поиграем 3. 2 мин По спортзалу шагом марш Голову не опускаем спину держим прямо соблюдаем дистанцию.
54460. Шлифование древесины шкуркой 141 KB
  Организационная часть 35 Проверка наличия и готовности учащихся к занятию Оценивает внешний вид учащихся. Принимает доклад дежурного Дежурный докладывает о наличии и готовности учащихся к занятию 2. Актуализация знаний и опыта учащихся по вопросам предыдущего учебного материала 510 Воспроизведение знаний и умений учащихся являющимися опорными для формирования новых знаний и способов действий Прежде чем перейти к изучению новой темы вспомним предыдущий материал и обсудим следующие вопросы. Создание внутренней потребности в освоении...
54461. Финансы и кредит 512.82 KB
  Термин финансы возник в 13-15 веке в Италии. Сначала он обозначал любой ден. платеж, позднее начал означать систему ден. отношений (СДО). СДО - делится на финансовые отношения и кредитные отношения.
54462. Wir wenden uns mit den Gedanken, mit dem Herzen der Musik zu 884 KB
  Wolfgang Amadeus Mozart wurde am 27. Januar 1756 in Salzburg geboren. Sein Vater war zuerst Hofmusiker, dann Kapellmeister am Hof eines reichen Mannes. Leopold Mozart hatte sieben Kinder, aber am Leben blieben nur zwei: Wolfgang und Marie-Anna. Die Schwester war um f?nf Jahre?lter als Wolfgang.
54463. Потенціал людського мозку. Пам'ять та увага. Розвиток сприйняття, пам’яті та уваги 103.5 KB
  Потенціал людського мозку. Саме від того настільки ми знаємо про особливості функціонування головного мозку настільки здатні створити оптимальні умови для його ефективної роботи багато в чому залежить успішність і результативність нашого навчання. Ми розглядатимемо на уроці тему Потенціал людського мозку. Гадаю що цей урок допоможе вам усвідомити як важливо навчитися керувати роботою мозку задіювати його безмежні можливості.