1.1.1 Makine Koduna Çevrime Olan İhtiyaç

Transkript

1 1 1 DERLEYİCİLER 1.1 Giriş Bir programlama dilinde yazılmış olan bir programı -ki buna kaynak dil de denmektedir-, yine başka bir dilde ona karşılık olan programa çeviren programa Derleyici denir. Genellikle kaynak dil Fortran, Pascal veya C gibi programlardır. Hedef dilde hdef makinede kullanılan makine dilidir. Derleyici genellikle derlenen kaynak program hakkında hata ve tanımlamalarla ilgili mesajları da içinde barındırır Makine Koduna Çevrime Olan İhtiyaç İlk kuşak bilgisayarlar çok basit ve kavramsal olarak çok küçüktü. Örneğin Manchester Mark yılında yedi tane işlem kodu ve 64 byte lık ana bellekle doğdu. Böyle bir bilgisayarda program yazarken işlem kodlarını program yazarken bu kodları klavyeden binary kodlar halinde sıralanmış olarak girmek hiçte zor değildi. Bununla beraber programı önceden hazırlarken bu kodları binary olarak değil de kısaltmalar veya simgeler şeklinde yazmak daha uygundu. Tablo 1.1 de bu bilgisayar için kullanılan işlem kodlarının kısaltmalarından birkaç örnek verilmiştir. Daha karmaşık bilgisayarlar ve daha uzun programlar ortaya çıktıkça bu kısaltmaları programcının binary koda çevirmesi oldukça yorucu ve içinden çıkılmaz bir hale geldi ların sonunda bu çevirme işinin pekala bilgisayarın kendisi tarafından yapılabileceği konusuna işaret edildi ve bu yönde çalışmalar başlatıldı. Bu işi yapmak üzere assembler olarak tanıdığımız program ortaya çıktı. Bu programın kodlarından oluşan dil de assembly dili olarak adlandırıldı. Programlar karmaşıklaştıkça, assembly dilinin makine koduna çevirmedeki birebir çevirme yöntemi oldukça sıradan ve yavaş bir hal almaya başladı. Karmaşık diller (otomatik kodlar) programları daha kısa şekilde tanımlıyorlardı. Bu programlarda yazılan bütün bir kod assembly dilinde birden fazla işlem yapılarak gerçekleştirilebiliyordu. İşte yüksek

2 2 seviyeli diller olarak adlandırılan bu dillerde yazılan programları makine koduna çevirmek için derleyici ( compiler ) adını verdiğimiz programlar ortaya çıktı lerde yüksek seviyeli diller karşılaşılan problemleri herhangi bir makineye özgü dilden bağımsız olarak çözmeye başladılar. Fortran bu ilk kuşak dillere örnektir yılında piyasaya çıkan Algol 60 yüksek seviyeli dillere yeni bir yaklaşım getirdi. Makine koduna çevrimde şu ana kadar kullanılan yöntemler hakkında sorular ve problemin nasıl çözüleceği konularındaki düşüncelerden ortaya çıkmıştır. Mesela yerel değişken tanımlamalarına ve tekrarlanan rutin yapısına izin veriyordu. Peki ama bütün bunlar sadece bir adres boşluğu ve alt rutinler konusunda sadece bir işlem koduna sahip makinelerde nasıl makine koduna çevrilecekti? Pascal, Ada, C++ gibi daha modern programlar işte bu kısıtlamadan kurtulup hedef makinenin mimarisinden bağımsız olmaya çalışmışlardır. Artık derleme işleminden geçen programlar hatasız çalışıyordu. Bu yönde avantajları vardı. Programcıların yapımlarını düzeltiyor, mantıksal hataları azaltmak için biçimsel kısıtlamalar yapıyor ve debug işlemini kolaylaştırıyorlardı. Dezavantajları ise hem derleyicinin hem de derlenmiş programın daha çok yer kaplaması ve daha yavaş çalışmasıydı. Derleyici teorisi dilleri de etkilemişti. Daha kolay derlenen diller oluşturma yolunda çalışmalar başlamıştı. İşlemlerin çoğunu otomatikleştirmek için çeşitli araçlar geliştirildi. İlk Fortran derleyicisini yapmak insanlığın 18 yılını aldı, oysa şimdi bu konuda eğitim alan bir öğrenci için bu bir dönemde bitirebilen bir iş... Yüksek seviyeli bir dilde yazılmış bir programı çalıştırmak için iki yol vardı. Birisi programı makine kodunda kendisine denk olan bir programa çevirmek ki buna derleme olayı demiş ve bahsetmiştik. Diğeri de yüksek seviyeli dilde yazılan programda kullanılan ifadeleri sırayla yorumlayabilen bir program yazmaktır. Bu programlara da interpreters ( yorumlayıcı ) denir. Derlemenin avantajı zaman harcayan bir işlem olduğu halde programı sadece bir kere analiz etmesi ve çevirme işlemini yapmasıdır. Daha sonra da derlenmiş programı çalıştırabiliriz. Dezavantajı ise makine koduna çevrilmiş programda eğer bir hatayla karşılaşırsak bu hatayı programı yazdığımız dile dönüp orada düzeltmek zorunda kalmamızdır. Yorumlama karşılaşılan ifadenin her defasında tekrar bütün dil yapısı içinden bulunup analiz edilmesi gerektiğinden dolayı derlemeden çok daha yavaştır. Bununla birlikte eğer bir hatayla karşılaşırsak daha kaynak program üzerinde çalışıyor olmamızdan dolayı hatanın yerini kolayca

3 3 tespit edebiliriz. Bu da program geliştirme de çok büyük bir yardımdır. Bunlar iki ayrı uçta bulunan yaklaşımlardır. Ama çoğu programlarda her ikisinden de biraz vardır. Esas yaklaşım ise programı doğrudan doğruya hedef makinenin koduna çevirmek değil daha orta seviyede bir koda dönüştürerek orada yorumlanmasını sağlamaktır. Bu bahsettiğimiz orta seviyeli dil hem makine koduna hem de yüksek seviyeli dile yakındır. Bunun en güzel örneği yorumlanması için PCODE adlı orta seviyeli bir kod üreten UCSD Pascal derleyicisidir. Derleyici veya yorumlayıcı arasında seçim yapmayı kullanılan çevre birimleri ve yüksek seviyeli dilin yapısı etkiler. Fortran diğerlerine nazaran makine koduna çevrilmeye yatkın, oldukça basit yapılı ve hızlıdır ve bu yüzden büyük sistemlerde karşılaşılan çok büyük sayısal problemleri çözmek için kullanılır. Kesinlikle derleme yöntemini kullanır. Diğer taraftan Basic ise daha çok PC lerde, işlem gücünün eksik olduğu, belleğin yavaş çalıştığı yerlerde kullanılır ve yorumlama yöntemiyle çalıştırılır. LISP programı ise hem derleme hem de yorumlama kullanan bir programdır. Programlar zaman alan derleme işinden kaçmak ve programı daha yazarken yorumlama yapılmasından dolayı yorumlanmayı kullanırlar Derleyicilerin Daha Yaygın Kullanımı Bilinen en temel derleme teknikleri yüksek seviyeli dillerin makine koduna çevrilmesi esasına dayanır. Bununla birlikte yazılım mühendisliği ile de ilgilidir. Uygulama yazılımı derleme tekniklerinin esas olduğu komut dilleri arabirimini kullanır. Aynı teknikler modern sistemlerin kullandığı karmaşık konfigürasyon dosyaları için de gereklidir. Bunun en iyi örnekleri Windows un.ini dosyalarıdır. Diğer bir taraftan kaynak programların dilleri TeX gibi kelime işlem programları veya İngilizce gibi doğal diller de olabilir ve hedef programların aynı şekilde dilleri değişik türlerden olabilir. Son olarak bilgisayar dillerinin kapsamları ve bu dilleri diğer dillere çevirmek oldukça önemli bir olaydır.

4 Derleyici Yapısı Bir programlama dilinin tercüme edilmesinin elbette ki birkaç mantıksal evresi vardır. Bu evreler eşzamanlı ve ardışık zamanlı olarak çalışabilirler. İlk adım olarak bir derleyiciyi kaynak metinin anlamını ve yapısını analiz etmekten sorumlu bir ön-bölüm ve hedef programın kodlarını oluşturan bir son-bölüm şeklinde ikiye ayırmak mümkündür. Bu bölümler yine kendi içlerinde mantıksal bloklara ayrılırlar. Ön bölüm dediğimiz bölüm lexical analiz, syntax analiz ve semantic analizden oluşur. Lexical analize scanner da denir. Derlemenin ilk evresidir ve tek başına metin içerisinde anlamı olmayan karakterleri mantıksal olarak grup yapar. Örneğin W, H, I, L ve E harflerinin WHILE kelimesini oluşturabileceği açıktır. Syntax analiz bütün programı analiz eder ve lexical analiz de yapılanın bir üst evresini yapar yani scanner ın oluşturduğu küçük grupları -ki bunlar kelimeler diyebilirizdaha büyük gruplara dönüştürür. Mesela ifadeler, döngüler, altprogramlar gibi...bunlar ana programı oluşturur. Bilgisayar programlarının yapısını belirlemek için İngilizce metin yapısını anlamamız gerekmektedir. Zira İngilizce dilbilgisi yapısından alıntılar vardır. Şu ana kadar programın yapısını analiz ettik şimdi anlamsal olarak analize başlayabiliriz demektir.(semantic analyse)yani hangi değişkenler integer sayıyı tutar hangi değişkenler büyük numerik sayıları tutar, gibi olayları belirleyebiliriz. Bu bölümde kaynak dili hedef dile dönüştürme konusuna değineceğiz. Şu ana kadar orijinal programdaki birçok bilgiyi işledik, burada programı basit bir yolla ifade etmeye çalışacağız. Derleyicinin son bölümü dediğimiz bölüm kaynak programın yapısal ve anlamsal özelliklerini alarak bunu hedef dile çevirir. Bu işlem hedef dile çevrimin etkili olması için çoğunlukla birden fazla adımda yapılır. Intermediate Code Optimizer adı verilen program kaynak kodu daha etkili olan ama kendisine karşılık gelen koda dönüştürür. Sonra Code Generator gelir ve bu kodlarla hedef makine için aynı işi yapan programın kodlarını oluşturur daha sonra da hedef makinedeki bu kodlar optimize edilerek kullanılır.

5 5 Kodları düzenleme işini iyi yapan programlar çok zaman harcarlar. Bu aslında kod düzenleme programlarının program geliştirilirken kullanılamayacakları anlamına gelmez. Bu işlemlerin bitmesi derleme işleminin bittiğini göstermez. Çünkü derlenen programı destekleyecek çalışan bir sistem gereklidir. Bazı yüksek seviyeli dil yapıları temelde karmaşıktır. (giriş,çıkış ve kesme istemleri gibi...) Dolayısıyla bu dillerden derlenen programlarda birden fazla kullanılan alt programların her karşılaşıldığında derlenmesi gerekirse oldukça geniş bir alan kapladıkları görülmüştür. Bu alt programlar yürütme süresince kütüphanede bulunurlar. Sistemde bazı extra kodlar vardır bunlar sistemin açılışını sağlayan bazı kodlar ve derlenmiş program çalıştıktan sonra onu tekrar geri gönderen bazı kodlardır bunlar Derleyiciler Hangi Dilde Yazılır? Derleyiciler çok fazla program bilgisi ve tekniği gerektiren oldukça geniş programlardır. Ama ideal olan en az yer kaplamaları ve az zaman almalarıdır. Derleyicinin ilk kısmı çoğunluk bilgisayarlarda değişmez ama son kısım olarak adlandırdığımız kısım değişiklik gösterir. En iyi derleyiciyi yazmak için hangi dili kullanmalıyız? Makine kodunun her zaman uygun olmasından dolayı avantajları vardır. İlk kuşak bilgisayarlar için de değişmez bir dildir makine kodu. Fakat eğer yaptığımız derleyici sadece bir makinede çalışabilecekse bu en az istenen bir olaydır. Ama makine koduyla büyük bir derleyici yazmak da çok zor olduğu için pek istenmeyen bir olaydır. Bir alternatifte bu şu an uygun olan yüksek seviyeli bir dilde uygulamaya koymaktır..böylece derleyicimiz hem bu dilin yüklü olduğu tüm makinelere yüklenebilecek hem de bu yüksek seviyeli dilin programlama gücünden yararlanabilecektir. Bu bize en geniş programlama imkanlarını vermez. Bu yüzden dünyanın en o zamanlar en çok kullanılan dilleri olan Fortran ve Cobol un ideal derleyici yazabilmek için uygun olmadıkları anlaşılmıştır. Bu dezavantajlardan yola çıkarak Unix altında çalışan C programlama dilinde yazılan derleyiciler en geniş kullanıma ulaştı. Bu yaklaşımın yaygınlaşmasındaki en büyük pay C programlama dilinin programcıya derleme yazarken çok fazla esneklik sağlamasıdır. Bir uzlaşma yaklaşımı olarak da derleyiciyi geleneksel assembly yi kullanarak yazmak oldu. Yalnız assembler konusundaki geleneksellik kavramı yani her tarafta aynı olma

6 6 olayı pek uygulanmıyordu, dolayısıyla assembler da yazdığımız derleyici de yine hedef makinenin kullandığı biçime çevirme zorunluluğu doğuyordu. Bu yaklaşımın en iyi örneklerinden birisi bir metin işlemci dil olan SNOBOL4 için yazılan derleyici Macro-SPITBOL dur. Bu derleyici gelenekselleştirilmiş bir assembler olan MINIMAL assembly dilinde yazılmıştır. Bir diğer derleyici yazma tekniği de -ki bu çok büyük esneklik sağlar- derleyiciyi kendi kaynak dilinde yazmaktır. Mesela standart BCPL derleyicisi BCPL dilinde yazılmıştır, bunun gibi Unix altında çalışan C derleyicisi yine C de yazılmıştır. Bu yaklaşımla derleyicilerde istenen taşınabilirlik sağlanmış oldu ve bu yaklaşım crosscompilation adını aldı. Bu bölümde derleyicinin tanımı tarihsel ilişkileriyle birlikte açıklığa kavuşturulmuştur. Bir bilgisayar programcısının program yazarken çok çeşitli seçenekleri vardır. Çok çeşitli program yazma dilleri vardır. Ama bu diller doğrudan bilgisayarlarla iletişim kuramazlar. Makinenin yapılan programı çalıştırabilmesi için arada köprü vazifesi gören bir yazılımın olması gerekir. İşte bu yazılım derleyicidir. Derleyici sihirli bir şey yapmaz. Pascal, C vb., dillerde yazılır ve yazılan programı işlenecek veri olarak algılar ve bu verilerin yazıldığı dilin kurallara uyup uymadığını kontrol ederek hataları ortaya çıkarır ve son olarak da bu verileri genellikle yazıldığı dilden daha alt seviyede olan başka bir dildeki karşılık gelen ifadelere dönüştürür. Yani bir anlamda tercümanlık yapar. Bir tercümanın işi bir dildeki ifadeleri başka bir dildeki aynı anlamı veren kelimelere dönüştürmek olduğuna göre derleyici de bir tercümandır. Yalnız derleme işini doğal dilleri tercüme etmekten farklıdır. Bilgisayar programlama dillerindeki tercüme işlemi doğal dilleri tercümeden iki temel etkenden dolayı daha basittir. Bu etkenlerin birincisi şudur : Derleme işleminde her iki dil de (kaynak dil ve amaç dil ) özel olarak bazı kurallarla dizayn edilmiştir ve bu dillerde eşanlamlı kelime olayı yoktur ve doğru olan program sadece bir şeyi ifade eder, yanlış olan ise kabul edilmez ve işlem yapılmaz. İkinci etken ise kaynak dil yani derlenecek olan dil amaç dilden daha karmaşık bir yapıya sahiptir ve daha üst seviyededir. Bu seviye makine daha kolay anlayabileceği kodlardan insanın daha kolay anlayabileceği dillere doğru artmaktadır. Yani bir bakıma derleme bir analiz, bir ayrışmadır.

7 7 Makinenin anlayabileceği kodlar ikilik düzende kodlanmış sayılardır. Bir üst seviye ise bu ikilik kodların düzenlenmesiyle oluşan assembly dilidir. Ve bundan itibaren insanların anlayabileceği ifadelere doğru bir seviye ilişkisi vardır. Assembler assembly kodlarını bir haritalama işlemiyle makineye anlatmaktır. Birebir eşleştirme yapılır. Birebir eşleştirmeden kasıt bir assembly komutunun bir işlem yaptırmasıdır. Daha üst seviyeli dillerde ise bir komut birden fazla işlem yaptırabilmekte ve bir komut içinde birden fazla ifade olabilmektedir. Derleme teorisi makinelerin daha fazla sayıda dille iletişim kurabilmesi ve bu dillerde yazılan programları daha doğru bir şekilde işletmesi fikrinden doğmuştur. Boş bir bilgisayar sadece ikilik düzende kodlanmış verileri işleyebilir, oysa çeşitli derleyiciler yüklü olan bir bilgisayar çok çeşitli işler yapabilmekte ve kullanıcının donanıma hükmetmesine olanak verebilmektedir. Yazılımlar çok geniş bir yelpazeye sahip olan değişik dillerde yazılır. Geleneksel diller; COBOL, FORTRAN, Pascal veya C gibi, Nesne yönelimli diller; C++, Smalltalk veya Java, Fonksiyonel ve Mantıksal diller; LISP veya Prolog gibi, 4.kuşak diller ve görsel diller ; Visual Basic veya Delphi gibi olabilir... Derleyicinin görevi bu kullanıcıya yakın olan yazılımların çalışmaları için makinenin anlayacağı biçime dönüştürmektir. Derleyiciler için metin işlemciler denebilir Yani kullanıcının elle yazdığı veya 4.kuşak dillerde olduğu gibi yarı otomatik yazılan kodları ince düşünülmüş bir şekilde düzene sokan ve makinenin anlayacağı dile çeviren kelime işlemciler demek de mümkündür. Derleme işlemi aşağıda gösterildiği gibi iki aşamada yapılır. 1. Verilen metinin analiz edildiği Analiz Evresi 2. Makinenin anlayabileceği şekle dönüştürüldüğü Sentez Evresi Analiz evresine gelen metine genelde kaynak kod, sentez evresinden çıkan metine de amaç kod denir. Ve bu dönüştürme derleyici tarafından yapılır ve buna derleme işlemi denir. Bir dil derleyicisi genellikle o dilin yüyürlüğe konmasıdır. Derleyicinin meydana getirdiği amaç programın kodları genellikle makine kodu olur veya daha sonra makine koduna çevrilen assembly kodu veya uygun bir ara kod olur. Burada kullanılan ara kod makine koduna çoğunlukla yorumlayıcılar tarafından çevrilir.

8 8 Derleyici teknolojileri ilk bilgisayarlar çıktığından bu yana oldukça gelişmişlerdir.artık derleyicileri otomatik kod üreteçleri yardımıyla yazabilmekteyiz. İlerleyen kısımlarda Lex ve YACC isimli otomatik analizcilerden bahsedilecektir. Lex ve YACC yardımıyla compiler yazarken C mantığı kullanılır. Derleme işleminin aşağıdaki adımlarla ifade etmek mümkündür : Kullanıcı tarafından oluşturulan kaynak programı okuma işlemi, Programın kullanılan dilin kurallarına göre doğruluğunu kontrol etmek, Eğer yanlışlar varsa kullanıcıyı haberdar etmek, Programa karşılık gelen alt seviye bir program kodu ortaya çıkarmak. Bu işlemlerin yapılmasının ardından oluşturulan program çalışabilmekte ve kullanıcının istekleri cevaplandırılmaktadır. Derleyicinin dizaynı ve yapısı diğer yazılımlardan farklı değildir. Derleyicileri 4 aşamada tanımlamak mümkündür: Çözümüm istenen problemin belirlenmesi ve analiz edilmesi, Çözümün tasarlanması, Tasarlanan yapıya uygun olarak çözümün inşa edilmesi, Bitmiş olan ürünün test edilmesi ve onaylanması. 1.2 Basit Bir Dil Ve Program Bu bölümde Pascal üzerinde uygulanan basit bir derleyici aracılığıyla derleyicilerin yapısı hakkında temel bazı kavramların anlaşılması amaç edinilmiştir P Programlama Dili Pascal da uygulanan ve programları işlemek için yazılmış olan derleyici P kodda yazılmıştır. Bu derleyici M makinesi diye adlandırılan bir bilgisayara kod üretmektedir. Syntax ve semantic yapısıyla P kodu ve derleyici için gerekli bilgileri ve şartları bulunduran M makinesi birlikte derleyici yapısını oluştururlar. Aşağıda eğitim amaçlı oluşturulmuş bir P dili ( dilbilgisi anlambilgisi

9 9 ile birlikte), bir M komut kümesi ve derlenmiş haliyle örnek bir program yeralmaktadır. Şekil 1.1 Sıfır olmayan integer tipli sayıları okuyan ve çıkışta bunların sayısını veren kümede sıfır yoksa ortalamalarını alan fakat sıfıra rastlarsa programı bitiren basit bir Pascal procedür ü... VAR S,N,T ; BEGIN S := 0 ; N := 0 ; T := READ; WHILE T <> 0 DO BEGIN S := S + T ; N := N + 1 ; T := READ ; END ; WRITE (N) ; WRITE (S) ; IF N <> 0 THEN WRITE (S/N) ; END. Şekil 1.1 P dilinde küçük bir program.

10 10 VAR Tanım listesi blok İfade BEGIN blok END Tanımlayıcı tanımlayıcı WRITE : = ifade ifade IF karşılaştırma THEN blok WHILE karşılaştırma DO blok ifade relop ifade dönem dönem addop

11 11 factor factor mulop tanımlayıcı sabit Okuma İfade < <= <> > >= = Büyük harfle alfabetik karakter Onluk düzende rakam } hariç herhangi bir karakter Şekil 1.2 P dilinin syntax (sözdizimi) yapısı.

12 Alt Seviyeli M Komut Kümesi Varsayılan bir M makinesi tasarlandı. Bu bilgisayarın çok basit bir komut kümesi var. M komut kümesinde bir fonksiyon bölümü, bir işlenen bölümü ve bir de adres bölümü olsun. Fonksiyon ve işlenen tipleri Şekil 1.3 de gösterilmiştir.m bilgisayarının hesaplamalrın yapıldığı ve hareketlerin gerçekleştiği sadece bir akümülatör register ı(acc), 4 adet veri tipi: Constant : Sabit değer, Variable : Adres tutmak için kullanılır, Special : Yığın için kullanılır, Label : Ofset değerler içindir. Fonksiyon acc= acc=> >acc= acc+ acc- -acc acc* acc/ /acc accom Fonksiyonun Anlamı akümülatörü yükle akümülatörü sakla akümülatörü yığına at ve yükle acc := acc + işlenen acc := acc - işlenen acc := işlenen acc acc := acc * işlenen acc := acc / işlenen acc := işlenen / acc akümülatör ve işleneni karşılaştır Yukarıda verilen komutlarla kullanılan işlenenler sabitler, değişkenler ve özel tipli verilerdir. br breq brne brlt brle brge brgt call etiket değere dal acc = işlenen ise etiket değere dal acc <> işlenen ise etiket değere dal acc < işlenen ise etiket değere dal acc <= işlenen ise etiket değere dal acc >= işlenen ise etiket değere dal acc > işlenen ise etiket değere dal etiket ismindeki prosedürü çağır Yukarıda verilen komutlarla kullanılan işlenenler etiket tipli verilerdir. stop programın çalışmasını durdur

13 13 İşlenen Tipi Ayrıntılar constant integer sabitin değeri variable data alanında integer değişkenin değeri special yığına atılan veya yığından çekilen değer label prosedür çağırma veya dallanma komutlarının adresleri Şekil 1.3 M bilgisayarında kullanılan fonksiyonlar ve işlenen değer tipleri Örnek M Programı Şimdi de Şekil 1.1 de verilen P programının karşılığı M programını inceleyeceğiz. Bu program örnek olarak verilmiştir ve ilerde bahsedilecek olan P derleyicisinin yaptığı işi göstermektedir. Daha P kodunda verilen program işte bizim hayali makinemiz için kod üretseydi aşağıda Şekil 1.4 de gösterilen programı ortaya çıkaracaktı. 0: acc= constant 0 1: acc=> variable 1(S) 2: acc= constant 0 3: acc=> variable 2(T) 4: call read 5: acc=> variable 3(T) 6: acc= variable 3(T) 7: accom constant 0 8: breq 18 9: acc= variable 1(S) 10: acc+ variable 3(T) 11: acc=> variable 1(S) 12: acc= variable 2(N) 13: acc+ constant 1 14: acc=> variable 2(N) 15: call read 16: acc=> variable 3(T) 17: br 6 18: acc= variable 2(N) 19: acc=> stack 20: call write 21: acc= variable 1(S) 22: acc=> stack, 23: call write 24: acc= variable 2(N) 25: accom constant 0 26: breq 31 27: acc= variable 1(S)

14 14 28: acc/ variable 2(N) 29: acc=> stack 30: call write 31: stop ( En sol sütundaki numaralar komut adresini göstermektedir. İlk komut belleği sıfır(0) a konumlamaktadır. P programdaki ifadelerin başlangıcını gösteren komutların adresleri italik yazılmıştır.) Şekil 1.4 Programın M koddaki karşılığı. 1.3 Derleyici Düzeni Bu konuda derleme işleminin ilkeleri ve işlemin nasıl parçalara ayrılarak analiz edildiği anlatılacaktır. Pascal veya P dilinde yazılan bir program çalışmadan önce bağlantı-yükleme (link-loading) ve derleme işlemlerine ihtiyaç duyar. Derleme yapılırken kaynak metin amaç metine dönüştürülür. Link- Load yapılırken de bu amaç kod matematiksel fonksiyonlar vb. gibi kod için gerekli diğer parçalarla birleştirilir ve birbirlerine bağlanır. Çalışma zamanında da elimizdeki kaynak metinin eşdeğeri olan ikilik kodlar çalışır, bilgi okurlar, sonuçları yazarlar vs...şekil 1.5 de derleme, link-load, ve çalışma zamanlarıyla ilgili bir akış şeması vardır. Burada bir programın derlenirken bir programda aslında çalışmaktadır. Yani bizim hazırladığımız kaynak metin derlenirken derleyici de çalışma zamanı içindedir. Derlenme esnasında yapılan işlemler parçalara ayrılabilir. İlk önce belirli bir yapısı olmayan bu kaynak metin anlamsal olarak bazı şeyler ifade eden kelimelere ve sembollere dönüşür. Bu safhaya Lexical analiz denir. İkinci olarak bu anlamlı fakat rasgele durmakta olan semboller belirli bir yapıya kavuşturulur. Bu işlem daha önce verilmiş dilbilgisi yapısıyla kaynak metinin dilbilgisi yapısı karşılaştırılarak yerine getirilir. Ardında da amaç programa dönüştürülecek olan programın anlamının oluşturulması ve onaylanması, test edilmesi için Semantic Analiz safhası uygulanır.

15 15 Kullanıcının programı P DEN M YE DERLEYİCİ Hata mesajları M amaç kod programı Diğer M Modülleri LINK-LOADER Kullanıcının verileri P PROGRAMINA KARŞILIK M BINARY KODU Şekil 1.5 Derleme işleminde bilgi akışı Lexical Analiz İlk safha Lexical Analiz dir. Bu aşamanın işleyeceği veriler kullanıcının yazmış olduğu programdaki şu an için bir anlam ifade etmeyen karakter topluluğudur. Bu safha Tarama (Scanning) adıyla da anılır. Bu aşamada programda yer alan açıklamalar, gereksiz boşluklar ve satırlar atılır.geride kalan ve derleyicinin işine yarayacak olan karakterler sayılar, isimler, anahtar kelimeler, komutlar ve noktalama işaretleri gibi gruplara ayrılırlar. Bu gruplamalar yapılırken aslında isimler, numaralar tek tek karakter olarak algılanırlar aradaki boşluğun kontrol edilmesiyle kelime oluşur. Lexical analiz için programda bulunan açıklamaları, boşlukları ve gereksiz satırları egale ederek geride kalan kelimeleri analiz edip gruplayan adım demek mümkündür. Bu arada lexical analiz in bir diğer özellik de grubun başlangıç karakterinin biçiminden bir sonraki karakter için olasılıklar üretmesidir. Mesela eğer ilk karakter alfabetik ise o ifade ya bir anahtar kelime ya da tanımlayıcı olabilir şeklinde varsayımlar yapar. Mesela bir komut, eğer o harfle başlayan başka komut

16 16 yoksa hemen zaten komut ortaya çıkmıştır. Diğer karakterleri de karşılaştırarak doğruluğunu kontrol etmiş olur. Bu konuda bir sonraki karakteri çağırma işlemi basitçe Şekil 1.6 de gösterilmiştir. Bu algoritma P kod veya Pascal içindir. PROCEDURE getlexeme ; BEGIN WHILE NOT useful input character DO skip character; CASE input character OF Digit :recognise numreic lexeme; Alphabetic :recognise identifier or keyword lexeme; :recognise string lexeme; other :recognise operator or punctutaion lexeme; END; return lexeme; END; Şekil 1.6 Karakter çağırma procedür ü Bu bölümde yapılan bir diğer işlem de hata mesajı verme işlemidir. Eğer bir hat ortaya çıkarsa o hataya ilişkin mesaj ekrana gelecektir. Hatanın hangi satırda olduğu da mesajda belirtilir. Genellikle derleyiciler kaynak metini analiz ederken işlenen satırın bir kopyasını bir tampona atarak herhangi bir hata anında oradan çağırırlar. Daha karmaşık derleyicilerde ise programın hepsinin bu tampona atılması ve daha sonraki aşamalarda meydana gelen hatalar için de buradan gerekirse programın hepsinin ekrana getirilmesi sözkonusu olmaktadır. Bir lexical analiz için basit bir yaklaşımın nasıl yapılandırıldığını gördük. Daha karmaşık yapılarda lexical analiz aşamasını yapılandırmak için bazı yardımcı yazılımlar kullanılmaktadır. Mesela UNIX ortamında bir analizci yaratmak için LEX isimli bir yazılım kullanılmaktadır. Bunun gibi daha pek çok yazılımlar mevcuttur Syntax Analiz Bu bölüm lexical analizin incelediği cümleleri giriş verisi olarak kabul eder ve bu cümlelerin kaynak dilin kurallarına uyup uymadığını test eder. Syntax analiz

17 17 Parsing olarak da adlandırılır. Zaten kullanılan dilin sözdizimi yapısı önceden belirlenmiştir ve bu belirlenmiş yapıya göre karşılaştırma yapılır. Bu arada parser programın yapısını tanımaya çalışır. Örneğin hangi tip veriler sunulmuş, kaç tane vs. gibi...bu yapısal bilgiler derleyicinin geri kalan bölümünde lazım olmaktadır. Bu şekilde program incelendikçe ortaya bir veri yapısı çıkar. Buna parse tree denir. Örneğin A : = B + C * D ifadesi aşağıdaki şekilde görülen ağaç yapısı ile ifade edilebilir. ifade tanımlayıcı toplama işlemi B tanımlayıcısı çarpma işlemi C tanımlayıcısı D tanımlayıcısı Şekil 1.7 İşlem yapısının gösterilmesi Eğer kaynak yapı sözdizimi açısından doğru değilse parser bir hata belirleyecektir. Mesela aşağıdaki ifade P kodun sözdizimi yapısına göre hatalıdır. A := B + C := D + E Ve bu satırda parser ın vereceği hata işlemden sonra := ifadesinin kullanılamacağı şeklinde olacaktır. Doğru ifade belki aşağıdaki satır gibi olabilir : A := B ; C : = D + E Burada parser ile ilgili önemli bir problem ortaya çıkıyor. Demek ki parser bir hataya rastladığında burada kullanıcının neyi kastettiği tanımlanamayabiliyor ve hatanın nerden kaynaklandığı kesin bilinmiyor sadece hataya neden olan ilk ifade gösteriliyor Semantic Analiz Semantic analiz parser ın anlamlı kıldığı ifadeleri dilbilgisi olarak düzgün bir şekilde yapılandırarak kaynak programın statik analizini yapar. Mesela Pascal daki ifadelerin sözdizimi yapısında tanımlayıcıların eğer bunalr

18 18 değişkense declare edilmesi gerekmeyebilir. İşte bu inceleme işi semantic analizci tarafından yapılır. Kısaca semantic analizde deklarasyonlar işlenir ve özellik bilgisi olarak tanımlanan bilgi oluştutulur. Bu bilgiler de özellik listesinde saklanır ve bu liste lexical analizde oluşturulan sembol tablosuyla ilişkilendirilir. Ve herhangi bir hata anında bu listeden faydalanılır. İfadeleri anlamlandırmak için çalışan tüm yapılarda işlenmekte olan aşama bir sonraki aşamanın kullanması için işlem bilgilerini yapısal bilgiye eklerler.örneğin Pascal daki + işlemi integer, real tipli sayılar için kullanılır diyelim. Bu doğru olan işlemdir. P koddaki değişkenler de bu doğru olan işleme göre bu işareti sadece bu amaç için kullanabilirler gibi... Sözdizimi yapısından farklı olarak programlama dilinin semantic yapısı kesin olarak belirlenemez. Ve genellikle geçici olarak veya eksik olarak belirlenir. Bundan dolayı da bu aşamada derlemeye yardımcı olacak etkenler azdır Kod Oluşturma ( Code Generation ) Programın bir kısmının veya tamamının analiz aşaması bittiğinde sentez aşaması başlar. Bu evre kendine işlenecek veri olarak syntax analizin oluşturduğu ve semantic analiz analizin daha kolay anlaşılır hale getirdiği yapıyı alır ve amaç kodda karşılıklarını oluşturur. İfadeler ve atamalar için derlenmiş olan kod yığını olabildiğince çok kullanacaktır. Genel bir eğilim eğer derleyici bir değişken veya sabite rastlarsa onun hemen yığına atılması yönündedir. Bu stilde kod kullanmayan bir M makinesinde bu genellikle iki tür bilgi gerektirir. Biri akümülatörü (acc) yüklemek için diğeri de içeriğini yığına atmak için.. Buna rağmen yaygın kullanım akümülatörün yığının birinci elemanı olarak düşünülmesidir. Bunu yaparsak derleyici kodu önce akümülatöre yükler, eğer akümülatör kullanımdaysa yığını kullanır. Derleyici toplama(addop) veya çapma(mulop) işlemi görürse işlemi değerlendirmek için akümülatörü kullanacak, işleneni yığına atacak ve sonuçla birlikte tekrar akümülatöre dönecektir. Buna örnek olarak aşağıdaki işlem verilmiştir: M dilinde oluşturulan bilgi ; A:= B + C ;

19 19 := ile oluşan ifade ; acc=b + ile oluşan ifade ; >acc= C {akümülatörü yığına at ve C ile birlikte yükle} + ile oluşan ifade ; acc+ unstack A:= ifade genel sonuç yapısı ; acc=> A Bu işlem sıralamanın avantajı çok kolay oluşturulmasıdır. Dezavantajı ise ; M makinesi için uygun bir yöntem olmayışı, hangi bellek bölgelerinin işlenene ayrıldığının gösterilmesi konusunda bir elemanın olmamasıdır. Yığının kullanılması konusunda küçük bir karışıklık vardır. Çıkarma ve bölme işlemleri yanlış değerleri çekmektedirler. Burada ters işlem yapma zorunluluğu vardır Kod Optimizasyonu Genel olarak kod oluşturma algoritmaları en iyi kod düzenini oluşturmazlar. Bu yüzden uzun bir zaman tekrar tekrar çalıştırılacak olan bu kodları düzenlemek için biraz çaba harcamak yerinde olacaktır. Bu da derleyiciye bir veya daha fazla kod optimizasyon evresi eklemekle mümkün olacaktır. Bu olay çalışma zamanından kar etmek konusunda derlemeye eklediği zamandan dolayı her zaman faydalı değildir. Çünkü bir programın yapılış amaçlarından birisi de programın diğer eşdeğerlerinden daha hızlı çalışmasıdır. Kod optimizasyonu bütün programa uygulanabildiği ( Global Optimisation ) gibi sadece birkaç yapı veya ifade üzerine de uygulanabilmektedir.(peephole Optimisation-Kısmi Optimizasyon) Kod optimizasyonları makineye göre yani fonksiyonların, kodların ve register ların en iyi şekilde kullanılması yoluyla olabildiği gibi,makineden bağımsız olarak yani ifadeleri tekrar düzenleme, birden fazla kullanılan ifadeleri belirleme ve bunları geçici değişkenler de saklama yoluyla da olabilmektedir. Kısmi optimizasyona bir örnek vermek gerekirse aşağıdaki ifadenin derlenişini göz önüne getirebiliriz: A := B * C ; E := A / F ;

20 20 Bu ifade aşağıdaki gibi derlenecektir : acc= B acc* C acc=> A acc= A acc/ F acc=> E Burada dördüncü ifade yani akümülatörün A nın içeriğiyle yüklendiği satır fazladır ve ihmal edilebilir. Global optimizasyon çalışamaz kodların silinmesi ve tekrarlanan alt ifadelerin elenmesi yoluyla olmaktadır. Tekrar çalışan döngülerin optimizasyonu çok zaman kazandırmaktadır. Mesela döngü her çalıştığında aynı değeri döndüren değişmeyen ifadelerin kaldırılması buna bir örnektir. Çoğu global optimizasyonlar kod oluşturma evresinden önce syntax analiz esnasında oluşturulur. Oysa kısmi optimizasyonlar kod oluşturulduktan sonra yapılır Evreler ve Geçişler Bundan önceki bölümlerde bir derleyicinin Şekil 1.8 de gösterilen birbirinden farklı bölümleri üzerinde durduk. Bu gösterilen yolların doğru olduğunu söylemek veya sadece bu şekilde derlemenin mümkün olacağını söylemek yanlış olacaktır. Fakat bu evrelerin de içerdiği gibi derleme yapmak için dilbilgisinin bilinmesi ve derlenecek metinin iyi anlaşılmasının önemli olduğu gerçeklerini bilmekte yarar vardır. Farklı bir analizi, Algol 68 de olduğu gibi işin çoğunu semantic analiz kısmında gerçekleştirerek değişken tiplerini ve ifadeleri uzatılmış bir syntax evresinde test edebiliriz. Alternatif bir analiz de kodların test edilmesinin lexical ve syntax analiz arasında dağıtılarak bu evrelerin içiçe yapılmasını sağlamakla yapılabilir. Fakat derleyicinin yapısal olarak kolay anlaşılması için bu evreleri içiçe gerçekleştirmek yanlış olacaktır. Genellikle tüm derleyiciler bölümlere, evrelere ayrılmışlardır. Bu yüzden bu şekilde bölümleme sistematik derleyici yapısını bozacaktır.

21 21 Özetlemek gerekirse, Şekil 1.8 de gösterilen derleme evreleri kendinden önceki evrenin işlediğini kendinden sonraki evreye işleyerek verirler. Bu tip derleyicilere Single Pass Compiler denmektedir. Dildeki kurallardan dolayı, bilgisayarın kapasitesinden dolayı, optimizasyonların önceden yapılmış olmasından dolayı veya derleyicinin diğer evreleri için yardım oluşturma araçlarının kullanımından dolayı derleyiciler Multiple passes compiler olarak anılır. Yani evreler arası geçişler tek yönlü olmayabilir. LEXICAL ANALİZ Giriş metininin en küçük parçaya ayrılması Örnek : isimler, sayılar, kodlar SYNTATIC ANALİZ Kelimelerin ifadelere ve yapılara dönüşmesi SEMANTIC ANALİZ Anlamın onaylanması KOD OLUŞTURMA VE OPTİMİZASYONU Ara kodun üretilmesi S E M B O L V E Ö Z E L L İ K T A B L O L A R I Şekil 1.8 Derleme evreleri.

22 22 2 P DERLEYİCİSİ Bu bölümde örnek bir P derleyicisi verilmiştir. Ve gerekli yerlerde açıklamalarla desteklenerek anlam kazanması sağlanmıştır. Derleyicilerin dizayn aşamalarını daha önceki konuda incelemiştik. Burada da yine bu aşamalara göre derleyici parçalara ayrılmıştır. Aslında verilen bütün örnek programlar bir bütündür. 2.1 Lexical Analiz Lexical analizci programın genel formu Şekil 2.1 de verilmiştir. Bu program düzensiz metin dizilerini okuyarak onlara düzenli kelimelere ayrıştırır ve bu arada gereksiz karakterleri de safdışı bırakır.şekil 2.2 de bu aşamada kullnılan tanımlamalar verilmiştir. Program lex ( input,output) ; {Şekil 2.2 deki lexical deklarasyonlar vardır} procedure error (n:integer); {Şekil 2.5} procedure {Şekil 2.3} function nextch ; {Şekil 2.4} function getch ; {Şekil 2.4} procedure init ; {Şekil 2.6} init; while not(eof) do write (ord(lexeme)); if lexeme in [constant,identifier,addop,mulop,relop] then case lexeme of constant : writeln (lexemeval.constval); identifier: writeln (lexemeval.idval); addop : writeln (ord(lexemeval.addval)); mulop : writeln (ord(lexemeval.mulval)); relop : writeln (ord(lexemeval.relval)); else writeln; end. Şekil 2.1 Lexical analiz aşamasının genel formu.

23 23 Labek 999; Const linewidth = 256; namechars = 6 ; Type lexemetype = (dot, constant, identifier, comma, assign, semicolon, lbracket, rbracket, addop, mulop, relop, lexeme, readlexeme, writelexeme, iflexeme, thenlexeme, whilelexeme, dolexeme, varlexeme, endlexeme, unknown ); addvaltype = (add, sub); mulvaltype = (mul, div); relvaltype = (eq, ne, gt, lt, ge, le); nametype = packed array [1..namechars] of char; lexemevaltype = record case lexemetype of constant : (constval :integer); identifier : (idval : char); addop : (addval : addvaltype); mulop : (mulval : mulvaltype); relop : (relval : relvaltype); var linesize : 0..linewidth ; {bir satırdaki karakter sayısı} linepos :integer;{sonraki satırdaki karakterin pozisyonu} line : array[1..linewidth] of char; lexeme, firstlexeme, lastlexeme : lexemetype ; lexemeval : lexemevaltype ; errors : boolean ; lexemes : array[lexemetype] of nametype ; Şekil 2.2 Lexical analiz aşamasında kullanılan tanımlamalar. Getlexeme prosedürü lexical analiz aşamasının en önemli parçasıdır. Burada önce boşluklar ve açıklama kısımları safdışı bırakılır. Daha sonra karakterleri tek tek tarayarak onları sınıflandırır. Procedure getlexeme ; var ch : char; name : nametype; charno : integer ; { getlexeme } {boşlukları ve açıklamaları egale etme aşaması} while nextch in [, { ] do ch := getch;

24 24 bulunması} if cd = { then repeat until getch = } ; ch :=getch; if ch in [ ] then {sabitlerin bulunması} lexeme := constant ; lexemeval.constval := ord(ch) ord( 0 ); end else if ch in [ A.. Z ] then {tanımlayıcıların ve anahtar kelimelerin if not (nextch in [ A.. Z ]) then lexeme := identifier; lexemeval.idval := ch; end else {read,write,if, then, var, veya end sözcüklerinin aranması} for charno := 2 to namechars do name[charno] := ; charno := 2; name[1] := ch; while nextch in [ A.. Z ] do if charno <= namechars then name[charno] : getch; charno := charno + 1; end else ch := getch; lexeme := lexeme; while (lexem<=endlexeme;) and (name <> lexemes[lexeme]) do lexeme := succ (lexeme); if exeme > endlexeme then lexeme := unknown ; error(6) ; {bilinmeyen isim} end else { : -, ; := ( ) + - * / <=> sembollerinin incelenmesi} if ch in [,, ;, :, (, ), +, -, *, /, <, =, >,. ] then case ch of. :lexeme := dot ;, :lexeme := comma; ; :lexeme := semicolon; : :if nextch = = then ch := getch; lexeme := assign; end else error(5); { : den sonra = gelmezse} lexeme := unknown;

25 25 ( :lexeme := lbracket ; ) :lexeme := rbracket ; + : lexeme := addop ; lexemeval.addval :=add - : lexeme := addop ; lexemeval.addval :=sub * : lexeme := mulop ; lexemeval.mulval :=mul / : lexeme :=mulop ; lexemeval.mulval :=divd < : lexeme := relop; ch := nextch ; if ch = = then ch := getch ; lexemeval.relval := le; end else if ch = > then ch := getch ; lexemeval.relval := ne; end else lexemeval.relval := lt ; = : lexeme := relop;lexemeval.relval:=eq > : lexeme := relop; ch := nextch ; if ch = = then ch := getch ; lexemeval.relval := ge; end else lexemeval.relval := gt ; end else lexeme := unknown ; error(4) ; {bilinmeyen karakter} {getlexeme} Şekil 2.3 Getlexeme prosedürü. Getlexeme prosedürü iki yardımcı fonksiyon kullanır. Bunlar nextch ve getch fonksiyonlarıdır. Nextch fonksiyonu sıradaki karakteri döndürür ama işlem sayacını ilerletmez. Getch ise mevcut karakteri döndürür.

26 26 Function nextch : cahr ; if linepos>linesize then if eof then error(1) ; {dosya sonu} goto 999 ; {önemli hata} end else linesize :=1; while (not eoln) and (linesize<linewidth] do read(line[linesize]); write(line[linesize]); linesize := linesize +1; end ; writeln; if eoln then line[linesize] := ; readln ; end else line[linesize] := linesize 1; error(2); {satır çok uzun} linepos := 1; nextch := line[linepos]; function getch :char ; getch := nextch ; linepos := linepos + 1 Şekil 2.4 Nextch ve Getch fonksiyonları. Lexical analizin bir diğer önemli prosedürü de hata tespiti yapan modüldür. Bu kısım hataya rastlandığında hatanın koduna göre uygun bir mesaj gönderir. Procedure error ( n: integer) ; write ( :linepos 1); case n of 1 : writeln ( Dosya sonu ); 2 : writeln ( satır çok uzun,max uz.=,linewidth ); 3 : {beklenmedik sembol}; 4 : writeln ( tanımlanamayan karakter ); 5 : writeln ( : den sonra = olması gerekir. ); 6 : writeln ( tanımlanamayan madde ); 7 : writeln ( hatalı kelime yapısı ); 8 : writeln ( değişken daha önce tanımlandı. ); 9 : writeln ( değişken tanımlı değil );

27 27 10 : writeln ( çok fazla kod ); errors := true; Şekil 2.5 Hata raporlama. Init prosedürü ilk değer atama prosedürüdür. Procedure init; ; linesize := 0; linepos := 1; errors := false; firstlexeme := dot; lexemes[dot] :=. ; lexemes[constant] := rakam ; lexemes[identifier] := isim ; lexemes[comma] :=, ; lexemes[assign] := := ; lexemes[semicolon] := ; ; lexemes[lbracket] := ( ; lexemes[rbracket] := ) ; lexemes[addop] := + veya ; lexemes[mulop] := * veya / ; lexemes[relop] := < = > ; lexemes[lexeme] := BEGIN ; lexemes[readlexeme] := READ ; lexemes[writelexeme] := WRITE ; lexemes[iflexeme] := IF ; lexemes[thenlexeme] := THEN ; lexemes[whilelexeme] := WHILE ; lexemes[dolexeme] := DO ; lexemes[varlexeme] := VAR ; lexemes[endlexeme] := END ; lexemes[unknown] :=? ; lastlexeme := unknown ; end ; Şekil 2.6 İlk değer atama prosedürü. 2.2 Syntax Analiz Bu aşamanın sonunda kesin ve açık bir çıktı alınmaz. Çünkü derleme işleminin geri kalan bölümleri syntax analiz aşaması ile birleştirilir ve uygulanır.bu bölümde kullanılan tek y ardımcı fonksiyon checkorskip mantıksal fonksiyonudur.

28 28 Procedure expression; term(stopset + [addop]); while lexeme = addop do term(stopset + [addop]); Function checkorskip (okset, stopset : lexemetype):boolean; var alexeme : lexemetype; orflag : boolean; if lexeme in okset then checkorskip := true; else checkorskip := false; error(3); orflag := false; for alexeme := firstlexeme to lastlexeme do if alexeme in okset then if orflag yhen write( veya ); orflag := true; write(lexemes[alexeme]); writeln( expected ); if stopset <> [] then while not ( lexeme in stopset) do error(7); Şekil 2.7 İlk değer atama. Syntax analizin genel formu genelde aşağıda görüldüğü gibi oluşturulur. Program syntax (input,output); {Daha önce tanımlanan; prosedürleri,fonksiyon hatalarını, karakter çağırmayı, kelimeleri birleştirmeyi ve sıradaki karakteri belirlemeyi içeren lexical tanımlamalar bu programı tamamlamak için de kullanılır.} type lexemesettype = set of lexemetype; var startexp, startblock : lexemesettype; procedure idlist (stopset: lexemesettype); var ignore, finish : boolean; repeat if checkorskip([identifier], stopset + [semicolon, comma]) then {semantic analiz evresindeli declid prosedürü çağrılır.}

29 29 ignore := checkorskip([semicolon, comma]), stopset + [comma, identifier]); finish := not ( lexeme in [comma, identifier]); if lexeme = comma then until finish; if lexeme = semicolon then procedure expression (stopset : lexemesettype) ; forward; procedure factor (stopset : lexemesettype); if checkorskip(startexp, stopset) yhen if lexeme = identifier then {semantic analizdeki checkid prosedürü çağrılır.} end else if lexeme = constant then end else if lexeme = lbracket then expression(stopset + [rbracket]); if checkorskip([rbracket], stopset) then end else if lexeme = readlexeme then procedure term (stopset : lexemesettype); factor(stopset + [mulop]); while lexeme = mulop do factor(stopset + [mulop]); procedure expression ; term(stopset + [addop]); while lexeme = addop do term(stopset + [addop9); procedure block (stopset : lexemesettype); forward;

30 30 procedure comparison (stopset :lexemesettype); expression(stopset + [relop]); if checkorskip 8[relop], stopset + startexp) then expression(stopset + startblock [identifier]); procedure statement (stopset :lexemesettype); if checkorskip(stopset+ startblock, stopset) then if lexeme = identifier then {semantic analizdeki checkid prosedürü çağrılır.} if checkorskip([assign],stopset + startexp) then expresiion(stopset); end else if lexeme = iflexeme then comparison(stopset + [thenlexeme]+ startblock [identifier]); if checkorskip([thenlexeme], stopset + startblock) then block(stopset); end else if lexeme = whilelexeme then comparison(stopset + [dolexeme] + startblock [identifier]); if checkorskip([dolexeme],stopset+startblock) then block(stopset); end else if lexeme = writelexeme then if checkorskip([lbracket],stopset + [rbracket] + startexp) then expression(stopset + [rbracket]); if checkorskip([rbracket], stopset) then procedure block ; var ignore : boolean;

31 31 ignore := checkorskip(stopset + startblock, stopset + startblock); if lexeme = lexeme then block(stopset+ [semicolon, endlexeme]); ignore := checkorskip([semicolon,endlexeme], stopset + [semicolon]+ startblock); while lexeme in ([semicolon] startblock) do if lexeme = semicolon then block(stopset + [semicolon,endlexeme]); ignore:= checkorskip([semicolon,endlexeme], topset + [semicolon] +startblock ); if lexeme = endlexeme then end else statement(stopset); procedure prog; if lexeme = varlexeme then idlist([lexeme,semicolon,dot]); repeat block([dot]); until checkorskip([dot],[]); procedure init ; {Şekil 4.6 daki lexical ilkdeğer atamaya benzer.} startexp := [rbracket, identifier, constant, readlexeme]; startblock :=[lexeme,identifier, iflexeme, whilelexeme, writelexeme]; init; prog; 999; end. Şekil 2.8 Syntax analiz aşaması.

32 Semantic Analiz Semantic analiz aşaması genel olarak iki temel prosedürden oluşur. Bunlar declid ve checkid rutinleridir. declid prosedürü bir tanımlayıcı listeye eklenince çağrılır. Eğer tanımlayıcı ilk kez deklare ediliyorsa o zaman bu çağrım gerçekleşir. checkid ise tanımlayıcının her kullanılışında çağrılır. Program semantics (input,output); {Daha önceki bölümlerde tanımlanan tüm fonsiyonlar, prosedürler bu programın tamamlanması için de geçerlidir.} var variables :array[ A.. Z ] of 1..maxint; {-1 = tanımlı değil, 0 = kullanılmıyor, >0= adresler} nextvariable :1..maxint; procedure declid ; if variables[lexemeval.idval] > 0 then error(8) else variables[lexemeval.idval] := nextvariable ; nextvariable := nextvariable +1; procedure checkid; if variables[lexemeval.idval] = 0 then error(9); variables[lexemeval.idval] := -1; procedure init ; var ch : char ; nextvariable := 1; for ch := A to Z do variable[ch] := 0; init; prog; 999; end. Şekil 2.9 Semantic analiz için ek kod.

33 Kod Oluşturma Bu aşamada genelde syntax analiz tarafından çağrılan ve kullanılan prosedürler vardır. Bunlar plant, plantaccload, savelabel, saveforwardlabel ve, plantforwardlabel prosedür ve fonksiyonlarıdır. Bu fonksiyonlar şekil 4.10 da gösterilmiştir. Procedure plant(fn : functiontype; optype: optypetype; opval : integer); if codepos >= maxcodethen error(10); codepos := 0; with store [codepos] do funct := fn; case optype of specialop: accmode := specialop; accval := opval; labelop: if fn = call then callval := opval; else brval := opval; constop : accval := opval; accmode := constop; varop : accval := opval; accmode := varop; procedure plantforwardlabel (pos :integer); writeln( label :used form,pos); store[pos].brval := codepos; function saveforwardlabel : integer; writeln( label used ); saveforwardlabel := codepos ;

34 34 function savelabel : integer ; writeln ( label: ); savelabel := codepos ; procedure plantaccload (optype :optypetype ; opval:integer); if optype <> specialop then if accinuse then plant(stackaccload,optype, opval) else plant ( accload, optype, opval); accinuse := true; Şekil 2.10 Kod oluşturma rutinleri. Kod oluşturma programı ise aşağıda görüldüğü gibidir. Bu program bir bellek yerleştirme tablosu olarak da düşünülebilir. Program code (input,output); {Daha önce yapılan tüm tanımlamalar, prosedürler,fonksiyonlar bu programın tamamlanması için de geçerlidir.} const nulop = 0; readproc = 1 ; writeproc = 2 ; stack = 1 ; unstack = 2 ; nooperand = 3 ; maxcode = 500 ; type functiontype = (accload, accstore, stackaccload, accplus, accminus, minusacc, acctimes, accdiv, divacc, stop, call, acccompare, br, breq, brne, brlt, brle, brge, brgt); optypetype = ( specialop, constop, varop, labelop); calltype = readproc..writeproc; mode = specialop..varop; data = integer; address = 0..maxcode; inst = record case funct : functiontype of accload, accstore, stackaccload, accplus, accminus, minusacc, acctimes, accdiv, divacc, acccompare: (accmode : mode; accval : data); br, breq, brne, brlt, brle, brge, brgt : (brval : address); call : (callval : calltype); stop : () ;

35 35 var accinuse : boolean ; codepos : 0..maxint ; {işlenecek olan yeni kod parçasının pozisyonu} forwardadd,reverseadd:array [addvaltype] of functiontype; forwardmul,reversemul:array [mulvaltype] of functiontype; normalskip,reverseskip:array[relvaltype] of functiontype; fnnames : array [functiontype] of nametype ; store : array [address] of inst ; procedure expression (stopset:lexemesettype; var optype :optypetype; var opval:integer);forward; procedure block(stopset :lexemesettype); forward ; procedure factor (stopset:lexemesettype; var optype: optypetype; var opval :integer); optype := specialop; if checkorskip(startexp, stopset) then if lexeme = identifier then checkid; optype := varop; opval := variables[lexemeval.idval]; end else if lexeme = constant then optype := constop ; opval := lexemeval.constval; end else if lexeme = lbracket then expression(stopset + [rbracket], optype, opval); if checkorskip([rbracket], stopset) then end else if lexeme = readlexeme then if accinuse then plant(accstore, specialop, stack); plant(call, labelop, readproc); accinuse := true ; optype := specialop; procedure term(stopset: lexemesettype; var optype:optypetype; var opval : integer);

36 36 var operator : mulvaltype; roptype : optypetype; ropval :integer; factor(stopset + [mulop], optype, opval); while lexeme = mulop do plantaccload (optype, opval); optype := specialop; operator := lexemeval.mulval; factor(stopset + [mulop], roptype, ropval ); if roptype = specialop then plant(reversemul[operator],specialop,unstack); else plant (forwardmul[operator],roptype, ropval); procedure expression; var operator : addvaltype; roptype : optypetype; ropval : integer; term(stopset + [addop], optype, opval); while lexeme = addop do plantaccload(optype, opval); optype := specialop; operator := lexemeval.addval; term(stopset + [addop], roptype, ropval); if roptype = specialop then plant(reverseadd[operator],specialop,unstack); else plant(forwardadd[operator],roptype,ropval); procedure comparison(stopset : lexemesettype; var iflabel : integer); var compareop : relvaltype; optype : optypetype; opval : integer; expression(stopset + [relop], optype, opval); plantaccload(optype, opval); if checkorskip([relop],stopset + startexp) then compareop := lexemeval.relval; end else compareop := eq; expression(stopset + startblock [identifier],optype, opval); if optype <> specialop then plant(acccompare, optype, opval);

37 37 iflabel := saveforwardlabel ; plant(normalskip[compareop],labelop,nulop); end else plant(accompare, specialop, unstack); iflabel := saveforwaqrdlabel; palnt(reverseskip[compareop], labelop, nulop); procedure statement (stopset : lexemesettype); var assignto : integer; optype : optypetype ; opval, iflabel, whilelabel :integer; accinuse := false; if checkorskip(stopset + startblock, stopset) then if lexeme = identifier then checkid; assignto := variables[lexemeval.idval]; if checkorskip([assign],stopset + astartexp) then expression(stopset, optype, opval) ; plantaccload( optype, opval ) ; plant ( accstore, varop, assignto); end else if lexeme = iflexeme then comparison(stopset + [thenlexeme] + startblock- [identifier], iflabel); if checkorskip([thenlexeme],stopset+startblock) then block(stopset); plantforwardlabel(iflabel); end else if lexeme = whilelexeme then whilelabel := savelabel ; comparison(stopset + [dolexeme] + startblock - [identifier], iflabel); if checkorskip([dolexeme],stopset + startblock) then block(stopset); plant(br, labelop, whilelabel); plantforwardlabel(iflabel); end else if lexeme = writelexeme then