Общие сведения. Транслятор – это программа, которая переводит входную программу на исходном (входном) языке в эквивалентную ей выходную программу на результирующем (выходном)

Транслятор – это программа, которая переводит входную программу на исходном (входном) языке в эквивалентную ей выходную программу на результирующем (выходном) языке.

В определении транслятора, как и в его работе, участвует три программы.

- Во-первых, сам транслятор – программа. Он входит в состав СПО, представляет собой набор машинных команд и данных и выполняется компьютером в рамках ОС.

- Во-вторых, исходными данными для транслятора является текст входной программы. Как правило, это файл, содержащий текст программы и удовлетворяющий синтаксическим и семантическим требованиям входного языка.

- В-третьих, выходными данными транслятора является текст результирующей программы, которая строится по синтаксическим правилам, заданным в выходном языке транслятора.

Важным требованием в определении транслятора является эквивалентность программ на входе и выходе. Нарушение этого требования делает работу транслятора бесполезной.

С точки зрения принципа работы транслятор выступает как переводчик: преобразует предложения входного языка в эквивалентные им предложения выходного языка. Кроме того, само слово «транслятор» означает «переводчик».

Кроме понятия «транслятор» широко применяется близкое понятие «компилятор».

Компилятор– это транслятор, осуществляющий перевод исходной программы в эквивалентную ей объектную программу на языке ассемблера. Отличие компилятора от транслятора состоит в том, его выходная (результирующая) программа должна быть написана на языке машинных команд или на ассемблере. Результат работы транслятора может быть написан на любом языке.

Всякий компилятор является транслятором, но не всякий транслятор является компилятором.

Слово «компилятор» соответствует английскому «составитель», «компоновщик». Выданная компилятором программа или код не может непосредственно выполняться на компьютере из-за того, что не привязана к конкретной области памяти с кодами и данными. Компиляторы – самый распространенный вид трансляторов.

Процесс компиляции состоит из двух основных этапов − анализа и синтеза.

На этапе анализа распознается текст исходной программы, создаются и заполняются таблицы идентификаторов. Результатом анализа является некое внутреннее представление программы, понятное компилятору.

На этапе синтеза из внутреннего представления программы и информации из таблицы идентификаторов, получается результирующая объектная программа.

Компилятор с точки зрения теории формальных языков выполняет две основные функции:

1) он является распознавателем для языка исходной программы. Получает на вход цепочку символов входного языка, проверяет ее принадлежность языку и выявляет правила, по которым эта цепочка построена;

2) он генерирует результирующую программу. На выходе создается цепочка выходного языка по определенным правилам. Распознавателем сгенерированной цепочки объектной программы будет выступать вычислительная система.

Кратко представим функции основных фаз компиляции:

Лексический анализ. Эту часть компилятора выполняет сканер, который читает литеры программы (символы) на исходном языке и строит из них слова (лексемы) исходного языка. На входе сканера (лексического анализатора) текст исходной программы, выходная информация передается для дальнейшей обработки на этап синтаксического разбора.

На входе сканера - цепочка символов некоторого алфавита (именно так выглядит для сканера наша исходная программа). При этом некоторые комбинации символов рассматриваются сканером как единые объекты. Например:

· один или более пробелов заменяются одним пробелом;

· ключевые слова (вроде BEGIN, END, INTEGER и др.);

· цепочка символов, представляющая константу;

· цепочка символов, представляющая идентификатор (имя);

Таким образом, лексический анализатор (ЛА) группирует определенные терминальные символы (т.е. входные символы) в единые синтаксические объекты - лексемы. В простейшем случае лексема - это пара вида <тип_лексемы, значение>.

Задача выделения лексем из входного потока зачастую оказывается весьма нетривиальной и зависящей от структуры конкретного языка. Как будет интерпретироваться такая входная последовательность "567АВ" ? Это может быть одна лексема (идентификатор), а может – и пара лексем – константа "567" и имя "АВ". Во втором случае либо между лексемами необходимо указание разделителя (например, пробела), либо надо заранее знать, что будет следовать дальше.

Существует два основных типа лексических анализаторов - прямые (ПЛА) и непрямые (НЛА).

Прямой ЛАопределяет лексему, расположенную непосредственно справа от текущего указателя, и сдвигает указатель вправо от части текста, образующей лексему (ПЛА определяет тип лексемы, которая образована символами справа от указателя).

Непрямой ЛА определяет, образуют ли знаки, расположенные непосредственно справа от указателя, лексему этого типа. Если да, то указатель передвигается вправо от части текста, образующей лексему. Иными словами, для него заранее задается тип лексемы, и он распознает символы справа от указателя и проверяет, удовлетворяют ли они заданному типу.

У ПЛА более сложная структура - он должен выполнять больше операций, нежели НЛА. Тем не менее в большинстве современных языков программирования используется синтаксис прямых лексических анализаторов (это может быть видно по внешнему виду фраз языка).

Синтаксический разбор − это основная часть компилятора на этапе анализа. Здесь в тексте исходной программы выделяются синтаксические конструкции. Кроме того, проверяется синтаксическая правильность программы.

Семантический анализ − это часть компилятора, проверяющая часть текста исходной программы с точки зрения семантики входного языка.

Подготовка к генерации кода − на этой фазе компилятор выполняет предварительные действия, непосредственно связанные с синтезом текста результирующей программы: идентификация элементов языка, распределение памяти и т.п. Эта подготовка ещё не ведёт к порождению текста на выходном языке.

Генерация кода− это фаза, на которой непосредственно порождаются команды, составляющие предложения выходного языка и текст результирующей программы в целом. Фаза генерации кода основная на этапе синтеза результирующей программы. Кроме этого, генерация обычно включает в себя и оптимизацию. Оптимизация − это процесс, связанный с обработкой уже порожденного текста и оказывающий существенное влияние на качество и эффективность результирующей программы.