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

53298. ДОМАШНІЙ ХІМІЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ 63 KB
  Для дослідів буде потрібно невелику кількість овочів, фруктів, харчової соди, оцту, соків, тому, необхідно звернутися до батьків з проханням, не жаліти, якщо дитина зіпсує їх в своїх дослідах, адже вона пізнає навколишній світ, а це - крок у велику науку. Посудом у домашній лабораторії слугуватимуть скляні ампули від пігулок
53299. Характеристика образів повісті Я. Стельмаха «Химера лісового озера, або Митькозавр з Юрківки» 152.5 KB
  Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки. Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки. Стельмаха Химера лісового озера або Митькозавр з Юрківки Сергієм і Митьком. Які думки у вас виникли коли ви знайшли сандалю що це взуття якогось дослідника якого зїв Митькозавр.
53300. Вивчення властивостей моноцукрів і дицукрів 102.5 KB
  АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ: Програмою предмету передбачено вивчення основних методів дослідження хімічного складу речовини, знання яких необхідні спеціалісту для контролю технологічного процесу обробки сировини, напівфабрикатів, кулінарних і кондитерських виробів. Вивчення теми сприяє розвитку творчого професіоналізму, навиків експериментальної роботи, розвитоку творчого мислення, встановлення причиннно - наслідкових зв´язків, інтересу до пізнавальної діяльності, навиків самостійної роботи з учбовою і науковою літературою.
53301. Хранение, использование и учет прекурсоров в химическом кабинете общеобразовательного учебного заведения 91.5 KB
  Прекурсоры вещества часто используемые при производстве изготовлении переработке наркотических средств и психотропных веществ включённых в Перечень наркотических средств психотропных веществ и прекурсоров утвержденный Постановлением Кабинета Министров Украины от 06. Согласно Закону Украины Об обороте в Украине наркотических средств присихотропных веществ их аналогов и прекурсоров от 15. № 503V необходимо вести строгий учет прекурсоров.
53302. Україна в подіях Північної війни. Повстання гетьмана Івана Мазепи 46.5 KB
  Повстання гетьмана Івана Мазепи. Виявити роль і значення Івана Мазепи в українському національно-визвольному русі. Внутрішня і зовнішня політика Мазепи. Мазепи.
53303. Національно-визвольна війна українського народу проти Речі Посполитої середини ХVІІ ст 64.5 KB
  Нагадую правила гри: за кожне порушення дисципліни викрики підказку журі має право зняти з команди від 2 до 5 балів. Кому розпочинати гру визначається за допомогою жеребкування Отже у нас все готове до початку КВК залишилось побажати тільки успіхів учасникам гри і оголосити склад журі. Оголошується склад журі Змагання сьогоднішнє я відкриваю 1 щиро усіх вас вітаю. Команда Ерудити Любить КВК наш дружний клас І оголосить засідання зараз Ось болільники а ось журі.
53304. Украинско-московский межгосударственный договор 1654 года. Продолжение Национально-освободительной войны 76.5 KB
  Цели: выяснить предпосылки и определить основные положения и значение украинско-московского договора 1654 года, а также дать историческую оценку событиям Национально-освободительной войны в 1654-1655 годах; развивать у учащихся жизненные умения и навыки: работать с историческими источниками и на основе их делать выводы и обобщения, давать оценку историческим событиям, высказывать свою точку зрения по отношению к ним...
53305. Україна в умовах десталінізації (1953 – 1964 рр.) 242.5 KB
  Назвіть події з історії України, які відбувалися після подій всесвітньої історії, визначених у першій колонці, але раніше, ніж події, визначені у третій колонці.
53306. НІКОПОЛЬЩИНА В РОКИ ДРУГОЇ СВІТОВОЇ ВІЙНИ 133 KB
  МЕТА: Проаналізувати події другої світової війни на Нікопольщині, удосконалювати навички самостійної роботи з додатковою літературою, картою, продовжити формувати вміння учнів, аналізувати, узагальнювати історичний матеріал, виховувати учнів у дусі патріотизму, гордості за бойові та ратні подвиги наших земляків.