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

14773. ӘУЕНІМЕН ӘЙГІЛІ ӘБІЛҚАЙЫР ӘУЛЕТІ 241 KB
  ӘУЕНІМЕН ӘЙГІЛІ ӘБІЛҚАЙЫР ӘУЛЕТІ Көне кептің байыбына салсақ көмейіне Жошы хан қорғасын құйғызған домбыра қайтып үн қатпастай тұншықпақ еді. Алайда ғасырлар өткенде басқа емес – нақ осы әміршінің өзінен өрбіген жұлдызды шоғыр азалы да жазалы аспаптың құдіретіне...
14774. Жамал Омарова 190 KB
  Жамал Омарова Омарова Жамал 19121976 әнші контральто. Қазақстанның халық артисі. Өзбек ССРнің Янгиюль қаласында туған. Ташкент педагогикалық училищесінде оқу бітірген. Ж. Омарова қазақ ұлттық операсымен ән мәдениетін дамытуға үлкен үлес қосты. Ол 19341936 жж....
14775. Жаппас Қаламбаев (1909-1970) мектебінің қобызда ойнау әдіс-тәсілдері, әуендік құрлыс өзгешілігі 46.75 KB
  Жаппас Қаламбаев 1909-1970 мектебінің қобызда ойнау әдістәсілдері әуендік құрлыс өзгешілігі. Қаратау күйшілік мектебі дегенде домбырашылық пен қобызшылық өнер қатар қанат жайған Созақ жері бірден ауызға оралады. Күйшілік дәстүрге келсек – Қаратау күйлері Арқа...
14776. Жүсіпбек Елебеков 109.5 KB
  Жүсіпбек Елебеков Елебеков Жүсіпбек 1904-1977 әнші тенор. Қазақстанның халық артисі. Қарағанды облысында туған. Елебеков бес жасынан ән айтуды бастаған. Ән өнеріне оны ағасы Ж. Балғабайұлы баулиды. Кейін Ғ. Айтбаевтан Қ. Байжановтан Ә. Қашаубаевтан дәріс алады. Е
14777. Күләш Бәйсейітова 149 KB
  Күләш Бәйсейітова Байсеітова Күләш әнші лирико колоратуралық сопрано. СССР халық артисі ССРО Мемлекеттік сыйлығының лауреаты. Алматыда дүниеге келген. 1925-1928 жж. Алматы педагогикалық техникумында және қазақ драма театры жанындағы музыкалық драмалық студ
14779. Қазақ халық аспаптар оркестрін шығармашылық жетілдіруді инновациялық технологиялық өркендету арқылы дамыту 51.5 KB
  Қазақ халық аспаптар оркестрін шығармашылық жетілдіруді инновациялық технологиялық өркендету арқылы дамыту Мектебіміздің қазіргі таңдағы алға қойып отырған басты да түпкілікті мақсаты оқушылардың білім білік іскерлік дағдыларын дамытумен қатар олардың бойында
14780. Қазақстан опера өнерінің негізін салушы сахна жұлдыздары 36.5 KB
  Қазақстан опера өнерінің негізін салушы сахна жұлдыздары 2004 жылы Абай атындағы Мемлекеттік Академиялық опера және балет театрының құрылғанына 70 жыл толады. Осы айтулы мереке қарсаңында €œАсыл мұра€ жобасы €œҚазақстан опера өнерінің негізін салушы сахна жұлдызда...
14781. Қазақтың ұлттық аспаптары 127 KB
  Қазақтың ұлттық аспаптары. Адырна Адырна қазақ халқының өте ерте заманнан келе жатқан көп ішекті музыка аспабының бірі. Ежелгі заманда бұл аспапты аңшылар ұстаған. Садақ атып жебе тартып аң құстарды аулаған. Әуелде адырна садақ пішінді болды. Кейін бұл аспапты бұ