यहाँ मैंने अभ्यास में दिखाने की कोशिश की कि संकलक निर्माण के क्षेत्र से कुछ महत्वपूर्ण अवधारणाएँ क्या हैं। ऐसी संभावना है कि इस तरह की 15 मिनट की पूरी कहानियां जटिल विषयों में गोता लगाने का एक अच्छा तरीका हो सकती हैं। केवल यह अच्छा होगा कि जो कुछ नीचे प्रस्तुत किया गया है उसे निष्क्रिय रूप से न पढ़ें, बल्कि काम में कोड की जांच करें।

यदि पहला अनुभव सफल है, तो भविष्य में आप संकलकों के विषय पर अन्य 15-मिनट के "स्केच" की उम्मीद कर सकते हैं।

क्या चर्चा होगी

चलो एक अंकगणितीय अभिव्यक्ति संकलक बनाते हैं। एक जो स्रोत पाठ को रिवर्स पोलिश नोटेशन में अनुवाद करता है (इसे RPN या POLIZ भी कहा जाता है) मध्यवर्ती कोड में होता है जो स्टैक के साथ काम करता है। लेकिन हम यहाँ दुभाषियों के बिना कर सकते हैं। अगला, हम तुरंत परिणाम को C प्रतिनिधित्व में बदल देते हैं। यानी हमें RPN से C तक कंपाइलर मिलता है।

वैसे, हम पायथन में कंपाइलर लिखेंगे। लेकिन इसे बंद न करें जो कुछ अन्य प्रोग्रामिंग भाषा पसंद करते हैं। यहां आपके लिए एक उपयोगी व्यायाम है: नीचे दिए गए कोड को अपनी पसंदीदा भाषा में अनुवाद करें। या पहले से भरे हुए अनुवाद का उपयोग करें:

एफ # कार्यान्वयन ( gsomix द्वारा):
पहला संस्करण
एसएसए संस्करण

शुरुआत करते हैं पार्सिंग से

def scan(source): tokens = source.split() return [("Push", int(x)) if x[0].isdigit() else ("Op", x) for x in tokens]

हमने यहाँ क्या किया है? स्कैन फ़ंक्शन रिवर्स पोलिश नोटेशन ("2 2 +") में उपयोगकर्ता से एक स्ट्रिंग प्राप्त करता है।

और आउटपुट में हमें इसका मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व मिलता है। यहाँ एक उदाहरण है:

 [ ('Push', 2), ('Push', 2), ('Op', '+') ]

इसलिए, हमें पहले से ही कंपाइलर मिल गया। लेकिन वह बहुत ही तुनकमिजाज है। याद है कि शुरू में यह सी कोड के बारे में था।

सी में प्रसारित करते हैं

 def trans(ir): code = [] for tag, val in ir: if tag == "Push": code.append("st[sp] = %d;" % val) code.append("sp += 1;") elif tag == "Op": code.append("st[sp - 2] = st[sp - 2] %s st[sp - 1];" % val) code.append("sp -= 1;") return "\n".join(code)

यहाँ क्या हो रहा है? आइए इस फ़ंक्शन के आउटपुट को देखें ("2 2 +" के साथ एक ही उदाहरण का उपयोग करके)।

 st[sp] = 2; sp += 1; st[sp] = 2; sp += 1; st[sp - 2] = st[sp - 2] + st[sp - 1]; sp -= 1;

हां, यह पहले से ही सी कोड जैसा दिखता है। अर्रे स्टैक स्टैक की भूमिका निभाता है, और सपा इसका सूचक है। आमतौर पर वर्चुअल स्टैक मशीनें इन चीजों के साथ काम करती हैं।

वह सिर्फ मशीन है - दुभाषिया, हमारे पास नहीं है। एक कंपाइलर है। हमारे पास क्या बचा है? सी कार्यक्रम के लिए आवश्यक फ़्रेम जोड़ना आवश्यक है।

हमारा पहला तैयार कम्पाइलर

 ST_SIZE = 100 C_CODE = r"""#include <stdio.h> int main(int argc, char** argv) { int st[%d], sp = 0; %s printf("%%d\n", st[sp - 1]); return 0; }""" def scan(source): tokens = source.split() return [("Push", int(x)) if x[0].isdigit() else ("Op", x) for x in tokens] def trans(ir): code = [] for tag, val in ir: if tag == "Push": code.append("st[sp] = %d;" % val) code.append("sp += 1;") elif tag == "Op": code.append("st[sp - 2] = st[sp - 2] %s st[sp - 1];" % val) code.append("sp -= 1;") return "\n".join(code) def rpn_to_c(source): return C_CODE % (ST_SIZE, trans(scan(source))) print(rpn_to_c("2 2 +"))

यह सी कंपाइलर के साथ इस प्रोग्राम के आउटपुट को संकलित करने के लिए बना हुआ है।

क्या आप अभी भी जारी रखने के लिए तैयार हैं? तो चलिए चर्चा करते हैं कि हमने क्या किया। एक संदिग्ध क्षण है - हमारा संकलक निरंतर अभिव्यक्तियों का अनुवाद करता है, और आप उन्हें केवल संकलन चरण में गणना कर सकते हैं। इससे उन्हें कोड में अनुवाद करने का कोई मतलब नहीं है। लेकिन इसे अभी के लिए ले लो कि कुछ तर्क बाहर से ढेर पर मिल सकते हैं। आइए हम इस तथ्य पर ध्यान दें कि हमारे विकास का व्यावहारिक अर्थ बाद में दिया जा सकता है। अब सबसे सरल संकलक बनाने का एक सामान्य विचार प्राप्त करना महत्वपूर्ण है, है ना?

एसएसए फॉर्म संकलक

क्या आपको शीर्षक पसंद है? एसएसए - यह किसी भी संकलक के लिए बहुत ठोस लगता है। और अब हम इसी SSA का उपयोग करेंगे। यह क्या है? चलो क्रम में चलते हैं।

हम वर्तमान में बिना किसी वर्चुअल मशीन के, C कोड जनरेट कर रहे हैं। लेकिन हमें स्टैक ऑपरेशन के रूप में एक अल्पविकसित की आवश्यकता क्यों है? आइए सी से साधारण चर के साथ काम करने के साथ इन कार्यों को बदलें। इसके अलावा, हम चर नहीं बचाएंगे - हमारे पास प्रत्येक अभिव्यक्ति के लिए एक नया नाम होगा। बता दें कि सी कंपाइलर इन सब से निपटता है। यह पता चला है कि हमारे साथ प्रत्येक चर को केवल एक बार एक मान सौंपा गया है। और यह, वैसे, एसएसए का रूप है ।

यहाँ हमारा नया संकलक है।

 C_CODE = r"""#include <stdio.h> int main(int argc, char** argv) { %s printf("%%d\n", %s); return 0; }""" def scan(source): tokens = source.split() return [("Push", int(x)) if x[0].isdigit() else ("Op", x) for x in tokens] def trans(ir): stack, code = [], [] name_cnt = 0 for tag, val in ir: if tag == "Push": code.append("int t%d = %d;" % (name_cnt, val)) stack.append("t%d" % name_cnt) name_cnt += 1 elif tag == "Op": a, b = stack.pop(), stack.pop() code.append("int t%d = %s %s %s;" % (name_cnt, b, val, a)) stack.append("t%d" % name_cnt) name_cnt += 1 return "\n".join(code), stack.pop() def rpn_to_c(source): return C_CODE % trans(scan(source)) print(rpn_to_c("2 2 +"))

कृपया ध्यान दें कि C कोड में अब कोई स्टैक नहीं है, और अनुवाद के दौरान इसके साथ काम करना अनुकरणीय है। संकलन प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले स्टैक में मान नहीं हैं, लेकिन चर नाम हैं।

यहाँ अंतिम परिणाम है:

 #include <stdio.h> int main(int argc, char** argv) { int t0 = 2; int t1 = 2; int t2 = t0 + t1; printf("%d\n", t2); return 0; }

परिणाम

ऐसा लगता है कि हमारे संयुक्त पाठ का समय समाप्त हो गया है। हम कार्यक्रम को एक भाषा से दूसरी भाषा में अनुवाद करने में लगे हुए थे। इसे स्रोत-से-स्रोत अनुवाद कहा जाता है। या - सिर्फ एक अनुवाद, जिसे संकलन का पर्याय माना जा सकता है, लेकिन आमतौर पर कंपाइलर एक उच्च-स्तरीय प्रतिनिधित्व से निम्न-स्तर पर कार्यक्रम का अनुवाद करता है। स्रोत-से-स्रोत अनुवादक के लिए buzzword "transpiler" भी है। लेकिन "ट्रांसपिलर" का उल्लेख संकलक विशेषज्ञों के लिए कष्टप्रद हो सकता है, सावधान रहें!

कोड के साथ प्रयोग। प्रतिक्रिया की प्रतीक्षा में!

संकलक निर्माण के लिए सबसे छोटा परिचय