Giới thiệu môn học chương trình dịch

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

Nguyễn Phương Thái

Bộ môn Khoa học Máy tính

http://www.coltech.vnu.vn/~thainp/

Thông tin môn học

Giảng viên

Nguyễn Phương Thái

Trang nhà: http://www.coltech.vnu.vn/~thainp/

Trợ giảng:

Lê Minh Khôi (Bộ môn Khoa học Máy tính)

Nguyễn Duy Khương (Phòng thí nghiệm Tương tác Người-Máy)

Môn học tiên quyết: lập trình (C/C++, Java), toán rời rạc, cấu trúc dữ liệu và giải thuật

Thông tin môn học

[1] Bài giảng Lý thuyết và Thực hành Chương Trình

Dịch Lê Anh Cường, Khoa Công nghệ, ĐHQG Hà Nội, 2004

[2] Giáo trình lý thuyết, thực hành môn học Chương

trình dịch Phạm Hồng Nguyên, Khoa Công nghệ, ĐHQG Hà Nội, 1998

[3] Ngôn ngữ hình thức Nguyễn Văn Ba, ĐHBK Hà

Nội, 1994 [4] Thực hành kỹ thuật biên dịch Nguyễn Văn Ba,

ĐHBK Hà Nội, 1993 [5] Compiler: principles techniques and tools A.V

Aho, Ravi Sethi, D Ulman, 1986

Thông tin môn học

http://www.cse.unsw.edu.au/~cs3131/

K51CD):

http://www.coltech.vnu.vn/courses/

Chương trình dịch là gì?

Nhận dạng chương trình hợp lệ (hay không)

Sinh đúng (và hiệu quả) mã

Chương trình dịch Mã đích

Mã nguồn

Lỗi

Các loại chương trình dịch

 Trình biên dịch

→ Có nhiệm vụ dịch một chương trình từ ngôn

ngữ này sang ngôn ngữ khác (chương trình

thực thi được)

→ Chương trình nên được cải tiến bằng cách này hay cách khác

 Trình thông dịch

→ Đọc một chương trình và sinh ra kết quả thực thi chương trình đó

 “Ngôn ngữ tự nhiên” của máy tính

 Được định nghĩa bằng cách thiết kế phần cứng

 Phụ thuộc máy

 Nói chung bao gồm các xâu của các số nhị phân

 Ra lệnh cho máy tính thực hiện các phép toán cơ sở

 Mỗi lần một lệnh

 Khó hiểu với con người

 Ví dụ:

+1300042774 +1400593419 +1200274027

Ngôn ngữ máy, hợp ngữ, và ngôn ngữ bậc cao

 Sử dụng các từ viết tắt tiếng Anh để biểu diễn lệnh

 Dễ hiểu hơn với con người

 Nhưng lại không phải là “ngôn ngữ tự nhiên” của máy tính

 Cần các trình biên dịch: hợp ngữ  ngôn ngữ máy

 Ví dụ:

LOAD BASEPAY ADD OVERPAY STORE GROSSPAY

 Ví dụ:

grossPay = basePay + overTimePay

Các nhiệm vụ của sinh viên

Học các kỹ thuật, thuật toán, và công cụ của chương trình dịch

Học cách sử dụng chương trình dịch (và

chương trình gỡ rối) hiệu quả hơn

Hiểu hơn về hành vi của chương trình

Học cách xây dựng một hệ thống lớn và đáng tin cậy

Tri thức sinh viên cần đạt được

 Ôtômát hữu hạn trạng thái và quan hệ với biểu thức chính qui

 Văn phạm phi ngữ cảnh và quan hệ với

phân tích cú pháp phi ngữ cảnh

 Các chiến lược đặc tả ngôn ngữ hình thức

 Phân tích từ dưới lên và từ trên xuống

 Văn phạm thuộc tính

 Kiểm tra kiểu

 Máy ảo Java

Kỹ năng sinh viên cần đạt được

Có thể tự xây dựng các hệ phân tích từ tố,

phân tích cú pháp, phân tích ngữ nghĩa và

Kiến trúc của một chương trình dịch

Phân tích từ tố (từ vựng)

Phân tích ngữ nghĩa Phân tích cú pháp

Sinh mã trung gian

Tối ưu mã

Sinh mã đích

Mã nguồn

Mã đích

identifier position (tên)

assignment operator = (toán tử gán)

identifier initial (tên)

plus sign (dấu trừ)

multiplication sign (dấu nhân)

interger constant 60 (hằng số nguyên)

Xâu ký tự tạo thành từ tố gọi là từ vị

Sinh ra các thông báo lỗi đúng

Cố gắng phát hiện và khôi phục lỗi

Cú pháp của một ngôn ngữ lập trình thường được mô tả bằng một văn phạm phi ngữ cảnh (context-free grammar – CFG)

Ví dụ về văn phạm phi ngữ cảnh

09/03/24 17

Phân tích ngữ nghĩa

 Nhiệm vụ của hệ phân tích ngữ nghĩa

Phát hiện lỗi ngữ nghĩa của chương trình,

chẳng hạn:

 Các biến có được khai báo trước khi sử dụng hay

không?

 Các toán hạng có tương thích về kiểu hay không?

 Các thủ tục có được gọi với đúng số lượng và kiểu

tham số hay không?

 Một công việc quan trọng: kiểm tra kiểu

 Bảng ký hiệu (symbol table) sẽ được sử dụng

Sinh mã trung gian

Hệ sinh mã trung gian sinh ra một biểu diễn trung gian (intermediate representation – IR)

 Cây cú pháp trừu tượng (ASTs)

 Đồ thị định hướng không có chu trình (DAGs)

 Chú giải hậu tố

 Mã ba địa chỉ (3AC or quadruples)

Tối ưu mã

Nhiệm vụ của hệ tối ưu mã

Các tối ưu phổ biến

tần suất ít hơn

được thực hiện

Sinh mã

Nhiệm vụ của hệ sinh mã

Sinh mã đích: mã máy có thể định vị lại được

Phát hiện, thông báo, và phục hồi lỗi

Phát hiện

 Lỗi từ vựng: “123 => xâu ký tự không được kết thúc

đúng

 Lỗi cú pháp: ví dụ quên đóng dấu ngoặc

 Lỗi ngữ nghĩa: sử dụng các toán hạng không tương

thích về kiểu đối với một phép toán nào đó

Thông báo chính xác nhất có thể vị trí xuất hiện lỗi

Sau khi phát hiện lỗi, chương trình cần có khả

năng hồi phục và tiếp tục, cho phép phát hiện các lỗi khác nữa (thuộc phần chương trình còn lại)

Đề cương môn học

1 Phân tích từ vựng

1 Biểu thức chính qui, NFA và DFA

2 Chương trình sinh bộ phân tích từ vựng (lex và JLex)

2 Văn phạm phi ngữ cảnh

3 Phân tích cú pháp

1 Cây cú pháp trừu tượng

2 Phân tích đệ qui từ trên xuống và LL(k)

3 Phân tích từ dưới lên và LR(k)

4 Các chương trình sinh bộ phân tích cú pháp (yacc, JavaCC, JavaCUP)

4 Phân tích ngữ nghĩa

1 Bảng ký hiệu

2 Định danh (i.e., binding)

3 Kiểm tra kiểu

Các bài tập

VC (a variant of C)

 Chú thích: // và /* */

 Kiểu:

 Cơ sở: void, int, float và boolean

 Mảng: int[], float[], boolean[]

 Biến: toàn cục và cục bộ

 Literals: integers, reals, boolean, strings

 Biểu thức: điều kiện, quan hệ, số học và lời gọi

 Câu lệnh: if, for, while, gán, break, continue, return

 Các hàm: với tham số được truyền bởi giá trị

 Sinh viên sẽ cần đọc kỹ tài liệu đặc tả VC để hiểu rõ

về ngôn ngữ này

Kế hoạch

Tổng thời gian: 15 tuần

10 tuần học lý thuyết

5 tuần cho bài tập

Cách học

Hoàn thành mỗi bài tập đúng hạn!

Hiểu các lý thuyết được giới thiệu trong các bài giảng và áp dụng chúng khi cài đặt các

Đánh giá

Qua bài tập

Qua kiểm tra cuối kỳ