Introducción a los Traductores de Lenguaje
Un traductor es un programa que convierte una entrada escrita en un lenguaje (el lenguaje fuente) a una salida en otro lenguaje (el lenguaje objeto), conservando su significado.
Tipos Principales de Traductores de Lenguaje
El Ensamblador
- Un ensamblador es el programa encargado de llevar a cabo un proceso denominado de ensamble o ensamblado. Este proceso consiste en que, a partir de un programa escrito en lenguaje ensamblador, se produce el correspondiente programa en lenguaje máquina (sin ejecutarlo).
El Compilador
- Un compilador es un programa que recibe como entrada un programa escrito en un lenguaje de nivel medio o superior (el programa fuente) y lo transforma a su equivalente en lenguaje ensamblador (el programa objeto), o incluso directamente a lenguaje máquina (el programa ejecutable), pero sin ejecutarlo.
Fases de un Compilador:
Análisis Léxico:
Reconoce los elementos básicos del lenguaje y genera las tablas de símbolos y de literales. Para cumplir esta misión, lee cada instrucción y la separa en tokens. Cada token es comparado en una tabla de palabras clave, y si se encuentra, se procede al siguiente token.
Análisis Sintáctico:
Realizado por la fase sintáctica, su función básica es averiguar la validez sintáctica de las instrucciones fuente. Para ello, debe reconocer primero el tipo de instrucción o sentencia (por ejemplo,
IF,WHILE, etc.) para poder aplicar las reglas sintácticas correspondientes.Análisis Semántico:
Ejecutado por la fase de interpretación, se encarga de determinar el sentido de la instrucción, siempre y cuando no haya habido errores de sintaxis. La interpretación depende de si la instrucción es o no ejecutable. En el primer caso, la interpretación consiste en generar una forma intermedia que se guarda en una estructura de datos apropiada.
Optimización:
Minimiza el número de instrucciones del programa objeto o hace un mejor uso de los recursos (como los registros) con los que cuenta la máquina. La optimización puede dividirse en dos fases: Fase de Optimización Independiente: Se puede realizar en varias pasadas, dependiendo de la técnica aplicada. Esta optimización se realiza sobre la matriz de formas intermedias. Fase de Optimización Dependiente: Busca un mejor uso de los registros disponibles en la máquina, lo que también puede llevar a la generación de un menor número de instrucciones.
Asignación de Almacenamiento:
Ejecutada por la fase de asignación de almacenamiento, su propósito es asignar la dirección relativa a todos los identificadores y literales.
Generación de Código Objeto:
Su propósito es generar el código ejecutable. Al finalizar la compilación, no se requiere mantener el traductor en memoria principal. Si el proceso de traducción ha sido exitoso y se desea ejecutar el programa objeto, en memoria solo debe estar el módulo obtenido.
El Intérprete
Un intérprete es un programa que ejecuta cada una de las instrucciones y declaraciones que encuentra conforme va procesando el programa de entrada (sin producir un programa objeto o ejecutable). La ejecución consiste en llamar a rutinas ya escritas en código máquina, cuyos resultados u operaciones están asociados de manera unívoca al significado de las instrucciones o declaraciones identificadas.
Funcionamiento y Pasos del Intérprete
- Lee una instrucción del programa fuente.
- Examina la instrucción para determinar su validez sintáctica en función de la gramática del lenguaje fuente.
- Si la instrucción es sintácticamente correcta, la interpreta para determinar su semántica, pudiendo producir una estructura de datos intermedia (por ejemplo, un árbol binario) que establezca la secuencia lógica de ejecución, facilitando la generación de las instrucciones de máquina equivalentes.
- Inmediatamente, el mismo intérprete ejecuta las instrucciones de máquina generadas. Si es el caso, se almacenan los resultados parciales para un posible uso posterior.
- Si hay un error de sintaxis, se detiene el proceso, se reporta el error y, hasta que este no se corrija, no se interpretará ni ejecutará la instrucción en proceso.
- Se repite el ciclo a partir del paso 1.
- La traducción finaliza cuando se lee la última instrucción fuente.
Comparativa y Otros Traductores
Intérpretes vs. Compiladores: Eficiencia y Ventajas
Un intérprete es considerado menos eficiente que un compilador porque debe llevar a cabo el análisis sintáctico, la interpretación y la ejecución de la instrucción procesada. Esto significa que cada vez que se requiere ejecutar el programa, el intérprete debe repetir todo el proceso como si fuese la primera vez, aun cuando el programa fuente ya no tenga errores de sintaxis. Además, el intérprete permanece en memoria durante todo el tiempo de ejecución, lo que no sucede con los traductores que generan un programa objeto, ya que, después de la generación, desocupan el almacenamiento principal y no es necesario que estén en memoria mientras se realiza la ejecución del módulo objeto. Al ejecutar instrucción por instrucción, el intérprete permite conocer resultados parciales antes de que finalice la ejecución de la última sentencia y reporta los errores de sintaxis, aceptando la corrección de los mismos de forma iterativa. El intérprete, por su forma de trabajo, solo realiza una pasada sobre el programa fuente, lo que implica que no optimiza y obliga a que la gramática del lenguaje establezca que los atributos que puedan asignársele a los identificadores deban estar declarados antes que el símbolo.
- La zona de memoria necesaria para operar con un intérprete es menor que la que se precisa para operar con un compilador.
- El programa compilado se ejecuta más rápidamente que el interpretado. Ello se debe a que el programa interpretado es ejecutado por otro programa que, a su vez, lo es por el computador.
- Es más fácil programar contando con intérpretes, ya que nos avisa de los errores tan pronto como los cometemos.
Otros Traductores de Código
Traductores (Translators)
Los programas traductores (translators) convierten las instrucciones fuente de un lenguaje en las instrucciones fuente equivalentes de un segundo lenguaje; este nuevo programa fuente puede ser compilado.
Simuladores
Un programa simulador logra que un computador actúe como si fuera otro distinto. La recepción, el tratamiento y la salida de datos son aparentemente iguales a los del computador simulado. A diferencia del programa traductor (que trabaja con el programa fuente), el simulador trabaja con el programa objeto. El principal inconveniente de los programas simuladores es que aumentan considerablemente el tiempo de proceso y necesitan más memoria, ya que el programa simulador debe permanecer en memoria junto con el programa objeto que va a ser procesado.
Precompiladores (Preprocesadores)
Un precompilador, también llamado preprocesador, es un programa que se ejecuta antes de invocar al compilador. Este programa se utiliza cuando el programa fuente, escrito en el lenguaje que el compilador es capaz de reconocer (de aquí en adelante denominado lenguaje anfitrión), incluye estructuras, instrucciones o declaraciones escritas en otro lenguaje (el lenguaje empotrado).
Pseudocompiladores
Un pseudocompilador es un programa que actúa como un compilador, salvo que su producto no es ejecutable en ninguna máquina real, sino en una máquina virtual.
Conceptos Fundamentales en la Traducción de Lenguajes
Gramática:
La gramática define los símbolos básicos de caracteres múltiples (palabras clave) y los elementos básicos (identificadores, valores, etiquetas, cadenas).
Sintaxis:
La sintaxis establece las reglas para la formación de expresiones y proposiciones válidas.
Semántica:
La semántica se refiere al sentido o significado de las construcciones del lenguaje.