И.А. Волкова, И.Г. Головин, Л.Е. Карпов - Системы программирования (1119414), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Лексический анализ “на лету”Суть лексического анализа “на лету” – в поиске и выделении лексем входногоязыка в тексте программы непосредственно в процессе ее создания разработчиком.Одновременно с вводом текста программы с помощью текстового редактора системапрограммирования отыскивает в этом тексте лексемы по правилам того языкапрограммирования, на работу с которым она в данный момент настроена.В самых простых системах проведенный анализ используется только длявыделения лексем в тексте с помощью графических средств дисплея.
Например,литеральные константы могут выделяться одним цветом, служебные слова могутподчеркиваться, простые идентификаторы показываться каким-либо другим шрифтоми т. д. Более развитые системы строят таблицы идентификаторов и констант, которыепередаются компилятору, входящему в систему программирования. Этим достигаетсяинтеграция текстового редактора с лексическим анализатором компилятора.Таблицы, создаваемые в процессе ввода текста, могут использоваться для поискасохраненных там лексем по типу или по некоторым информационным символам(например, по первым буквам).
Такой поиск можно сделать контекстно-зависимым, тоесть можно искать лексему именно того типа, который допустим в данном конкретномместе текста программы. Кроме самой лексемы, разработчику может бытьпредоставлена информация о ней, например, перечень доступных методов для типа илиэкземпляра класса, что избавляет от необходимости лишний раз заглядывать вдокументацию, и снижает вероятность ошибок при вводе текста. Помощь со сторонысистемы программирования, в которой текстовый редактор интегрирован не только слексическим, но и с синтаксическим анализатором компилятора, может бытьорганизована в виде подсказок и гиперссылок.Подсказка возникает на экране в том случае, когда разработчик ввел какую-точасть исходного текста, определенную лексическим анализатором как началонекоторого заслуживающего внимания фрагмента. Подсказка может принимать формупояснения или варианта дальнейшего ввода текста.Пояснение дает разработчику представление о том, что может следовать дальше.Пользователь должен сам вводить этот текст, но при этом пояснение будет помогатьему.
Например, при вводе имени функции может возникнуть подсказка с указаниемтипов ее параметров, тип текущего параметра может выделяться особым шрифтом.Вариант текста предлагает разработчику некоторый шаблон, который можновставить после уже введенного текста. В некоторых случаях указывается сразу наборшаблонов, из которого можно выбрать подходящий. Например, после вводапеременной, соответствующей некоторому классу, подсказка может предложитьперечень методов и свойств этого класса, из которого можно выбрать нужный простымвыбором нужной строки в перечне. Некоторые часто встречающиеся вариантывводимых текстов в ряде систем разрешается связывать с функциональнымиклавишами, нажатие которых приводит к автоматическому добавлению связанноготекста к программе.Подсказки не заменяют разработчика, они лишь немного помогают провестинаиболее рутинную работу – ввод текста.
Подсказки делаются лишь на основаниилексического и синтаксического анализа, а этого не всегда достаточно для полногопонимания ситуации, поэтому подсказки не всегда оказываются правильными. Однако23разработчик не обязан следовать подсказкам, он всегда может вводить тот текст,который считает необходимым ввести.Гиперссылка позволяет переходить от одной части программы к другой.Например, по имени функции можно легко перейти в то место программы, где этафункция определяется, а по имени сложного типа данных перейти к его описанию.Текстовые редакторы интегрируются также с отладчиками, для которых онипозволяют расставлять в программе точки останова, показывать значения переменныхво время приостановки работы программы и выполнять другие полезные действия.3.2.
Трансляторы, компиляторы, интерпретаторыКонечной целью создания всякого программного продукта является достижениенекоторого результата, способ получения которого закодирован в этой программе. Самрезультат может быть получен только при работе аппаратуры вычислительнойсистемы, которой для работы должна быть передана программа в своем исходном илипереработанном виде, а также входные данные, требующиеся программе при ее работе.Существует несколько вариантов взаимодействия программ с аппаратурой.Первый из этих способов почти не требует системы программирования и связан скодированием программ непосредственно на машинном языке.
Такой подходстановится приемлемым только в тех случаях, когда над всеми другими соображениямипо поводу способов записи программ превалируют соображения эффективности. Внастоящее время можно считать, что ни одна вычислительная система не воспринимаетнапрямую программы, подготавливаемые к исполнению людьми: все программы дляполучения результата их работы должны пройти предварительную обработку.Второй вариант, в котором программирование ведется на языкепрограммирования, не совпадающем с машинным языком вычислительной системы,требует наличия системы программирования.
В состав системы программированиявключаются несколько компонентов, важнейшим из которых является компонент,ответственный за преобразование исходной программы к виду, в котором она можетбыть понята вычислительной системой. Эти компоненты называются трансляторами,то есть программами, которые переводят исходную программу, написанную нанекотором исходном (входном) языке, в другую программу, эквивалентную первой.Получающаяся при этом программа тоже формулируется на некотором языке,называемом объектным.Процесс перевода с исходного языка на объектный язык охватывает сразу трипрограммы и называется трансляцией:1. Во время трансляции вычислительная система выполняет программутранслятора (программа № 1, транслирующая).2.
Транслятор обрабатывает конкретную последовательность предложенийвходного языка. Такая последовательность должна удовлетворять наборусинтаксических и семантических правил. В этом случае мы получаемправо называть ее программой (программа № 2, транслируемая).3. Результатом работы транслятора также является программа, строится онапо синтаксическим правилам выходного языка, ее семантикаопределяется семантикой выходного языка (программа № 3,результирующая).24Исходная и результирующая программы являются эквивалентными.Эквивалентность программ означает совпадение их смысла с точки зрения (семантики)входного языка (для входной программы) и (семантики) выходного языка (дляобъектной программы).3.2.1. Схемы работы трансляторовСтепень преобразования программ трансляторами может быть различной.
Еслиисходная запись программы ведется на языках, близких к машинному представлениюпрограмм, такая обработка может быть относительно несложной. Программы, которыеобрабатывают тексты на таких языках, называются ассемблерами. Несмотря набольшую разницу в аппаратуре разных вычислительных машин, их языки ассемблерачасто очень похожи друг на друга, отличаясь только представлением самих машинныхкоманд.
Для языков ассемблера разработан стандарт, в котором специально указано,что все подобные языки должны обрабатываться соответствующими ассемблерами наоснове принципа “один-в-один”.Другой вид трансляторов – компиляторы. Термин компилятор обычноиспользуется вместо термина транслятор в тех случаях, когда исходным языкомтрансляции является язык программирования высокого уровня, например Паскаль илиСи++, а объектным языком является автокод, язык ассемблера или машинный языкнекоторой вычислительной машины. Вычислительная система, для которой ведетсякомпиляция, называется целевой вычислительной системой. В это понятие входит нетолько архитектура аппаратных средств ЭВМ, но и операционная система, работающаяна этой аппаратуре, а также набор динамически подключаемых библиотек, которыенеобходимы для выполнения объектной программы и, фактически, становятся еечастью:ИсходнаяпрограммаКомпиляторОбъектнаяпрограммапрограмма № 2,транслируемаяпрограмма № 1,транслирующаяпрограмма № 3,результирующаяРазрыв во времени и в пространствеВходные данныеВыполнениеРезультатСам компилятор может работать в другом операционном окружении, нежели то,в котором будет выполняться откомпилированная им программа.Третий способ использования вычислительной аппаратуры для получениярезультата программы связан с процессом, называемым интерпретацией языка.Интерпретация выполняется программой, называемой интерпретатором.
Приинтерпретации некоторой программы она размещается не в той области памятивычислительной машины, которая предназначена для выполняемых программ, а там,где обычно размещаются исходные данные выполняемых программ.25В отличие от компилятора интерпретатор некоторого исходного языкавыполняет действия, которые этой программой предписываются (для этогоинтерпретатору необходимо передавать еще и входные данные программы).Интерпретатор не порождает объектную программу, которая впоследствии должнавыполняться, а выполняет ее сам. Это и есть принципиальное отличие интерпретатораот компилятора. Итогом работы интерпретатора является результат, определяемыйсмыслом исходной программы, если исходная программа правильна синтаксически исемантически, либо сообщение об ошибке, в противном случае. В процессеинтерпретации участвуют только две программы (программа интерпретатора иисходная программа) и два набора данных (входные данные программы и ее результат):программа № 1Исходнаяпрограммапрограмма № 2ИнтерпретаторВходные данныеРезультатнабор данных № 2набор данных № 13.2.2.
Смешанная стратегия трансляцииИногда интерпретатор сначала производит преобразование исходной программыв некоторое внутреннее представление, которое затем программно интерпретируется.Такой подход называется смешанной стратегией трансляции, это наиболее частовозникающая на практике ситуация. Как и языки ассемблеров, язык внутреннегопредставления программ в интерпретаторах разрабатывается в таком виде, чтобы навторой фазе (фазе интерпретации) легко его расшифровывать и тратить минимумвремени на анализ каждого отдельного предложения внутреннего языка при еговыполнении. Именно поэтому интерпретаторы также относят к трансляторам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
