Compiladores

Compiladores

Los compiladores son programas o herramientas encargadas de compilar. Un compilador toma un texto (código fuente) escrito en un lenguaje de alto nivel y lo traduce a un lenguaje comprensible por las computadoras (código objeto).

Básicamente, existen dos grandes formas de ejecutar programas: programas compilados (previamente pasados por un compilador) y programas interpretados (necesitan pasar por un intérprete para ejecutarse en tiempo real).

Características de un compilador

Generalmente un compilador se divide en dos partes:

* Front End: parte que analiza el código fuente, comprueba su validez, genera el árbol de derivación y rellena los valores de la tabla de símbolos. Parte que suele ser independiente de la plataforma o sistema operativo para el que funcionará.

* Back End: parte en donde se genera el código máquina exclusivo para una plataforma a partir de lo analizado en el front end.

Por lo general el resultado del back end no puede ser ejecutado directamente, se necesita pasar por un proceso de enlazado (linker).

Existen varios tipos de compiladores: Compiladores cruzados, Compiladores optimizadores, Compiladores de una sola pasada, Compiladores de varias pasadas, Compiladores JIT (Just In Time).

Intérpretes vs compiladores

Cualquier lenguaje puede ser ejecutado tanto vía intérprete o vía compilador, pero algunos lenguajes suelen asociarse más a una vía que a la otra, y por esto son llamados "lenguajes interpretados" o "lenguajes compilados" respectivamente.

También puede darse que un programa contenga partes que son implementadas via intérprete y otras vía compilador.

También existen intérpretes que incluyen cierta "compilación" en el medio. Son aquellos que compilan a un código intermedio llamado bytecode, que es más eficiente de ejecutar que hacerlo directamente desde el código fuente.

En general, la principal desventaja de los intérpretes, es que cuando un programa es interpretado, suele ejecutarse más lento que si el mismo programa estuviese compilado. Esto se debe a que el intérprete debe analizar cada sentencia en el programa en cada ejecución (un análisis en tiempo real). También el acceso a variables es más lento en un intérprete, porque mapear los indentificadores[4]

Procesos de Compilación (Diagrama)

Fase de compilación y linkado (link, montado o enlace)

Un programa escrito en un lenguaje de alto nivel, no puede ser ejecutado directamente por un ordenador, sino que debe ser traducido a lenguaje máquina.

Las etapas por las que debe pasar un programa escrito en un lenguaje de programación, hasta poder ser ejecutable son:

Programa fuente: Programa escrito en un lenguaje de alto nivel (texto ordinario que contiene las sentencias del programa en un lenguaje de programación). Necesita ser traducido a código máquina para poder ser ejecutado.

Compilador: Programa encargado de traducir los programas fuentes escritos en un lenguaje de alto nivel a lenguaje máquina y de comprobar que las llamadas a las funciones de librería se realizan correctamente.

Programa (o código) objeto: Es el programa fuente traducido (por el compilador) a código máquina. Aún no es directamente ejecutable.

Programa Ejecutable: Traducción completa a código máquina, realizada por el enlazador, del programa fuente y que ya es directamente ejecutable.

Linker (montador o enlazador): Es el programa encargado de insertar al programa objeto el código máquina de las funciones de las librerías (archivos de biblioteca) usadas en el programa y realizar el proceso de montaje, que producirá un programa ejecutable .exe. Las librerias son una colección de código (funciones) ya programado y traducido a código máquina, listo para utilizar en un programa y que facilita la labor del programador.

Como cada lenguaje de programación tiene unas reglas especiales (sintaxis) debe existir un compilador específico para cada lenguaje de programación.

Si el programa fuente es sintácticamente correcto, el compilador generará el código objeto, en caso contrario mostrará una lista con los errores encontrados, no generándose ningún programa objeto, para que procedamos a su depuración

Los compiladores emiten mensajes de error o de advertencia durante las fases de compilación, de enlace o de ejecución de un programa:

• Los errores en tiempo de compilación son los que se producen antes de la ejecución del programa, durante el proceso de compilación del programa.

• Los errores en tiempo de ejecución son los que se producen durante la ejecución del programa. Son los más difíciles de encontrar, no son detectados por el compilador, ya que son errores de lógica, no de sintaxis.

Aunque al compilar un programa no de errores, el programa puede funcionar incorrectamente y/o a dar errores durante su ejecución. Por ejemplo:

• Un programa puede producir resultados erróneos, al equivocarnos (errores lógicos) al programar el algoritmo (sumar en vez de restar, etc.).

• Un programa puede interrumpirse bruscamente, por ejemplo si tenemos que hacer una división y el divisor es cero, etc.

Los errores que se pueden producir en la fase de compilación son:

− Errores fatales: Son raros. Indican errores internos del compilador.

Cuando ocurren la compilación se detiene inmediatamente.

− Errores de sintaxis: Son los errores típicos de sintaxis. No detienen la compilación sino que al finalizar ésta se mostrará la lista con todos los errores encontrados. Algunos errores suelen ser consecuencia de otros cometidos con anterioridad. Con este tipo de errores no se puede obtener un programa objeto y por lo tanto tampoco el ejecutable.

− Advertencias o avisos (warnings): Indican que hay líneas de código sospechosas que a pesar de no infringir ninguna regla sintáctica, el compilador las encuentra susceptibles de provocar un error. Cuando se detecta un warning la compilación no se detiene. Si en un programa fuente sólo se detectan warnings sí que se podrá obtener un programa objeto, que tras el linkado dará lugar a un programa ejecutable.

Con respecto a los errores en tiempo de ejecución, encontrar la causa que los provoca es una labor en ocasiones complicada, razón por la cual los EID (Entornos Integrados de Desarrollo, p.ej. DevC++) nos proporcionan una herramienta llamada Depurador que nos ayuda a encontrar los errores lógicos y demás errores producidos en tiempo de ejecución.

Un depurador (debugger), es un programa diseñado específicamente para la detección, verificación y corrección de errores. Los depuradores nos permiten trazar el programa (ejecutarlo sentencia a sentencia) y visualizar el contenido de las variables y direcciones de memoria durante la ejecución del programa.

Además permiten alterar el flujo de ejecución del mismo, cambiar los valores de las variables e introducir puntos de parada. [5]

Ensambladores

Los ensambladores son programas que procesan los enunciados del programa origen en lenguaje ensamblador y los traducen en archivos en lenguaje máquina que son ejecutados por un microprocesador o un microcontrolador.

Los ensambladores permiten que los programas origen se escriban y se editen en una computadora para generar un código ejecutable en otra computadora. El archivo en lenguaje objeto ejecutable resultante se carga y se ejecuta en el sistema destino.[6]

Linker

Un enlazador (en inglés, linker) es un programa que toma los ficheros de código objeto generado en los primeros pasos del proceso de compilación, la información de todos los recursos necesarios (biblioteca), quita aquellos recursos que no necesita, y enlaza el código objeto con su(s)biblioteca con lo que finalmente produce un fichero ejecutable o una biblioteca.. En el caso de los programas enlazados dinámicamente, el enlace entre el programa ejecutable y las bibliotecas se realiza en tiempo de carga o ejecución del programa.[7]