Compilador Mgol

Descrição

• Trabalho desenvolvido como estudo de caso durante a disciplina de Compiladores do curso de Ciência da Computação (🏫 Universidade Federal de Goiás).
• O programa consiste em um compilador da linguagem fictícia Mgol. Recebe-se como entrada um arquivo contendo o código-fonte escrito em Mgol e é produzido um código em C como saída.
• Linguagem utilizada para a implementação: Python (versão 3.11.3).

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Desenvolvedores

• Nickolas Carlos Carvalho Silva (nickolascarlos)
• Pedro Augusto Serafim Belo (PedroASB)

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Como Executar

Após clonar o repositório, entre no diretório principal e utilize o comando python . <file>, onde <file> é um arquivo de texto contendo o código-fonte em Mgol.

Códigos-fonte de exemplo e testes unitários em Mgol estão disponíveis no diretório unit_tests/.

Exemplo de uso:

python . unit_tests/source.mgol

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Sobre a Linguagem Mgol

Mgol é uma linguagem de programação fictícia previamente desenvolvida para o estudo de caso em questão.

Essa linguagem possui os elementos básicos de uma linguagem de programação, incluindo declaração e atribuição de variáveis, leitura e escrita na saída padrão, operações matemáticas e relacionais, estruturas condicionais e estruturas de repetição.

Palavras reservadas presentes na linguagem:

• inicio: delimita o início do programa.
• fim: delimita o fim do programa.
• varinicio: delimita o início da declaração de variáveis.
• varfim: delimita o fim da declaração de variáveis.
• leia: lê da entrada padrão.
• escreva: imprime na saída padrão.
• se: delimita o início de uma estrutura condicional.
• entao: elemento de uma estrutura condicional.
• fimse: delimita o fim de uma estrutura condicional.
• repita: delimita o início de uma estrutura de repetição.
• fimrepita: delimita o fim de uma estrutura de repetição.
• inteiro: define o tipo de dado inteiro.
• real: define o tipo de dado real.
• literal: define o tipo de dado literal.

Produções da Gramática Livre de Contexto

ID	Regra Gramatical
1	P' → P
2	P → inicio V A
3	V → varincio LV
4	LV → D LV
5	LV → varfim pt_v
6	D → TIPO L pt_v
7	L → id vir L
8	L → id
9	TIPO → inteiro
10	TIPO → real
11	TIPO → literal
12	A → ES A
13	ES → leia id pt_v
14	ES → escreva ARG pt_v
15	ARG → lit
16	ARG → num
17	ARG → id
18	A → CMD A
19	CMD → id atr LD pt_v
20	LD → OPRD opm OPRD
21	LD → OPRD
22	OPRD → id
23	OPRD → num
24	A → COND A
25	COND → CAB CP
26	CAB → se ab_p EXP_R fc_p entao
27	EXP_R → OPRD opr OPRD
28	CP → ES CP
29	CP → CMD CP
30	CP → COND CP
31	CP → fimse
32	A → R A
33	R → CABR CPR
34	CABR → repita ab_p EXP_R fc_p
35	CPR → ES CPR
36	CPR → CMD CPR
37	CPR → COND CPR
38	CPR → fimrepita
39	A → fim

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Sobre a Implementação

O módulo __main__.py representa a função principal do programa, onde são instanciadas as principais classes e realiza-se a chamada do método que inicia o processo de compilação do código-fonte.

Os demais módulos estão presentes em três pacotes contidos no diretório analisador/. Cada um desses pacotes representa uma etapa da arquitetura de um compilador:

1. analisador/lexico/: Análise Léxica
2. analisador/sintatico/: Análise Sintática
3. analisador/semantico/: Análise Semântica e Geração de Código Final

As três etapas foram desenvolvidas sequencialmente. Segue uma descrição de cada uma delas:

1 - Análise Léxica

Implementação do analisador léxico (lexer) e da tabela de símbolos, com a finalidade de reconhecer tokens.

Módulos do pacote analisador/lexico/:

• consts.py: contém as constantes utilizadas pelo analisador léxico.
• DFA.py: contém a classe que representa um autômato finito determinístico (DFA).
• DFAReader.py: contém a classe responsável pela leitura de um arquivo .dfa e retorno de uma instância de um DFA. O arquivo automaton.dfa contém a descrição do autômato que reconhece os tokens da linguagem Mgol.
• DFAState.py: contém a classe que representa um estado de um DFA.
• Lexer.py: contém a classe do analisador léxico.
• SymbolTable.py: contém a classe que representa uma tabela de símbolos.
• Token.py: contém a classe que representa um token.
• types.py: contém tipos de dados definidos para o projeto.

2 - Análise Sintática

Implementação do analisador sintático (parser) ascendente SLR(1), com o algoritmo de análise shift-reduce, para realizar a verificação de sintaxe.

Inclui recuperação de erros a nível de frase (phrase-level recovery) e pelo método pânico (panic mode).

Módulos do pacote analisador/sintatico/:

• ActionTable.py: contém a classe que gerencia a tabela ACTION do modelo shift-reduce. Essa tabela está armazenada em tables/action.csv.
• consts.py: contém as constantes utilizadas pelo analisador sintático.
• GotoTable.py: contém a classe que gerencia a tabela GOTO do modelo shift-reduce. Essa tabela está armazenada em tables/goto.csv.
• Parser.py: contém a classe do analisador sintático.
• ParserStack.py: contém a classe da pilha do analisador sintático.
• Production.py: contém a classe que representa uma produção gramatical.

3 - Análise Semântica e Geração de Código Final

Implementação do analisador semântico e gerador de código final a partir do método tradução dirigida pela sintaxe.

Módulos do pacote analisador/semantico/:

• ObjectFileManager.py: contém a classe responsável por gerenciar a criação e formatação do arquivo objeto PROGRAMA.c.
• SemanticRulesManager.py: contém a classe do analisador semântico.
• SemanticStack.py: contém a classe da pilha do analisador semântico.