컴파일러

특정 프로그래밍 언어를 다른 언어로 바꿔주는 일종의 번역기 역할 (주로, 고차원의 원시 코드를 기계어로 번역하는데 사용한다.)

좋은 프로그래밍언어의 조건

1. 언어의 개념이 명확 (Syntax : 문법 구조, semantics : 의미 )

2. 개발자의 생각을 자연스럽게 표현 가능

3. 호환성, 신뢰성, 모듈화, 효율성

4. 확장성

cross-compiler

소스코드를 실제로 작성하고 실행한 기계 A가 아닌 다른 기계 B를 목표로하는 코드를 생성하는 컴파일러

Interpreter

원시코드를 전체 분석하는 컴파일러와 달리 소스코드 한줄한줄을 바로 바로 실행하는 것

Preprocessor

해석하자면 전처리기로 입력 데인터를 처리해 다른 프로그램의 입력으로 사용되는 출력을 만들어내는 프로그램.

여기서 전처리된 데이터를 Translator가 받아 목표로 하는 언어로 변경하게 된다.

컴파일러 구조

• Front End : language에 독립적인 부분

  1. Lexical Analyzer : 어휘 분석기로 프로그래밍 언어를 컴파일러 내부에서 처리하기 쉬운 정수로 바꾸어주는 기능을 한다. Scanner역할

     ex. >/(와 같은 특수기호들을 7,25와 같이 미리 정의된 숫자로 바꾸는 역할로 이를 통해 성능향상을 꾀할 수 있다.

  2. Syntax Analyzer : 구문 분석기로 각 문장이 구문에 적합한지 분석하는 장치로 프로그램 구조를 Tree형태로 출력하고 문법이 틀리다면 에러를 출력한다.

     일종의 Parser역할

  3. Intermediate Code Generator : 위의 결과물인 트리형태 데이터를 이용해 유니코드를 생성

     여기서 의미(Sementic)체킹을 수행하고 유니코드 즉, 바이트코드로 변환을 해준다.

• Back End : meachine 에 의존적인 부분

  1. Code Optimizer : 코드 최적화해주는 장치로 비효율적인 코드를 효율적인 코드로 바꾸어준다.

     • Meaning Optimization : 의미 최적화

       • major part : 실행 시간 증가

       • minor part : 코드 크기 감소

     • Criteria for optimization(최적화 기준)

       • 프로그램 의미 보존

       • 평균 속도 향상

     • Local Optimization

       • Constant folding : 상수 전파

       • Eliminating redundant load, store instructions : 중복 제거, 효율적인 저장 방법

       • Algebraic simplification : 대수적(큰 숫자) 간소화

       • Strength reduction : 강도 감소로 비용이 덜 드는 작업으로 대체

     • Global Optimization

       • Common subexpression : 공통 하위 표현식 제거 (동일한 표현식 있는지 검사후 이를 사용)

       • Moving loop invariants : 프로그램의 의미에 영향을 주지 않으면서 루프 본문 밖으로 이동할 수 있는 명령문을 수행

       • Removing unreachable codes : 사용하지 않은 코드(메모리) 제거 (ex. JS나 JAVA의 참조하지 않는 객체는 GC가 제거하는 것)

  2. Target Code Generator : 중간 코드를 이용해 기계 코드로 생성하는 장치

     • 임무

       1. 레지스터 관리

       2. storage 할당

       3. 코드 최적화 (기계에 종속적인 최적화)

       4. instruction(명령) 생성

  3. 추가) Error Recovery

     • Error Handling

       1. Error repair : error가 발생하면 복구 해주는 것

       2. Error detection : error 감지

       3. Error recovery : error가 다른 문장에 영향을 미치지 않도록 수적하는 것

       4. Error reporting

     • Error 종류

       1. Syntax Error

       2. Semantic Error

       3. Run-time Error

컴파일러 자동화 도구

기술이 발전할수록 언어와 기계는 다양해지는데 그때마다 컴파일러를 만들려면 NxM개의 컴파일러가 필요하기 때문에 컴파일러를 자동으로 만들어주는 Compiler-compiler가 필요하다.

LEX

1975년 M.E.Lesk가 고안

입력 스트림에서 정규표현으로 기술된 토큰들을 찾아내는 도구로 프로그램을 작성하는데 유용한 도구이다.

Parser Generator(PGS)

1. Stanford PGS

   파스칼 언어로 작성됐고 구문 구조를 AST(Abstract Syntax Tree)형태로 얻고 이를 포함한 파싱 테이블을 출력한다.

2. Wisconsin PGS 파스칼 언어로 작성됐고 error Recovery 기능이 있다.

3. YACC(Yet Another Compiler Compiler) C언어로 작성됐고 UNIX에서 수행한다.

Automatic Code Generation

• 3가지 목표

  1. Machine Description : ISP, ISPS, HDL ...

  2. Intermediate language

  3. Code Generating algorithm (CGA)

     • 패턴 일치 코드 생성

     • Table driven 코드 생성