Ber-Language: Implementação de Linguagem de Programação Baixo Nível

Autores

• João Alfredo Cardoso Lamy
• Thomas Chiari Ciocchetti de Souza

Introdução

A Ber-Language é uma linguagem de programação desenhada com foco no ensino e manipulação de conceitos relacionados a bits e conversões numéricas. Ela oferece uma sintaxe intuitiva, inspirada em C, para facilitar a aprendizagem e a aplicação de conceitos computacionais, especialmente tipos numéricos de bases não decimais (como hexadecimais e binários). Tomamos a liberdade de utilizar alguns conceitos de baixo nível, além de alguns comandos inspirados no ambiente de sala de aula, para gerarmos os nomes dos comandos da linguagem. Ao final da execução de um programa Ber, é gerado o código intermediário do que foi interpretado. Você pode visualizar a estrutura da linguagem em ber-language.ipynb, e pode testar a linguagem com seus próprios programas em ber-test.ipynb, alterando o arquivo programa.leo para realizar o que quiser testar com base na gramática implementada.

Estrutura do Programa

Programa

Todo programa Ber é composto por uma série de declarações de variáveis, seguidas por uma série de comandos. Todo programa começa com a palavra-chave disas e termina com a palavra-chave .leo. A estrutura de um programa Ber é a seguinte:

disas
	<var-decls>
	<statements>
.leo

Declaração de Variáveis

As declarações de variáveis são feitas listando-se cada variável com seu tipo e identificador. Cada identificador é considerado um registrador, sendo chamado de REGISTER na sintaxe do programa. Também é possível inicializar variáveis com funções lambda. Os tipos disponíveis na linguagem são int, hex e bin, seguindo a lógica de utilização de conceitos de números não decimais. A estrutura da declaração de variáveis é a seguinte:

<var-decls> ::= <var-decl> | <var-decl> <var-decls>

<var-decl> ::= <type> REGISTER | 
			   <type> REGISTER = LAMBDA REGISTER DOT <expression> ;

A declaração de uma função lambda segue o seguinte exemplo, atribuindo o valor 0x0F ao registrador R1:

hex R1 = LAMBDA R1 . 0x0F ;

Comandos

Os comandos disponíveis na linguagem são atribuições e comandos condicionais. Atribuições são feitas utilizando o operador =. Comandos condicionais são feitos utilizando a palavra-chave se-o-ber seguida de uma expressão booleana entre parênteses, seguida de um bloco de comandos. É possível utilizar a palavra-chave senao-o-ber para definir um bloco de comandos a ser executado caso a expressão booleana seja falsa. A estrutura dos comandos é a seguinte:

<statements> ::= <open_statement> | <open_statement> <statements>

<statement> ::= <atrib> | <if-else>

<atrib> ::= REGISTER = <expression> ;

<open_statement> ::= <atrib> | 
					se-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <open_statement> } | 
					se-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <closed_statement> } senao-o-ber { <open_statement> }

<closed_statement> ::= <atrib> |
					se-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <closed_statement> } senao-o-ber { <closed_statement> }

Também é possível utilizar estruturas de repetição utilizando a palavra-chave enquanto-o-ber. A estrutura de um comando de repetição é a seguinte:

enquanto-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <open_statement> }

Expressões

As expressões disponíveis na linguagem são registradores, números e operações aritméticas. Os registradores são identificados pela palavra-chave REGISTER. Os números podem ser decimais, hexadecimais ou binários, dependendo do tipo da variável. A estrutura das expressões é a seguinte:

<expression> ::= REGISTER |
				number |
				<expression> + <expression> |
				<expression> - <expression> |
				<expression> * <expression> |
				<expression> / <expression> |
				( <expression> )

Para a realização de expressões, utilizamos os operadores aritméticos padrão: +, -, * e /.

Operadores

Os operadores disponíveis na linguagem são os operadores de comparação leo, ber, lucca, enzo, lucca-leo e enzo-leo. Eles representam, respectivamente, os operadores =, !=, <, >, <= e >=. A estrutura dos operadores é a seguinte:

<comp> ::= leo | ber | lucca | enzo | lucca-leo | enzo-leo

Gramática Completa

A seguir, temos a estrutura completa da gramática da linguagem Ber:

	<program>			::= DISAS <var-decls> <statements> .leo

	<var-decls>			::= <var-decl> |
						<var-decl> <var-decls>

	<var-decl>			::= <type> REGISTER |
						<type> REGISTER = LAMBDA REGISTER DOT <expression> ;

				
	<type> 				::= int | hex | bin | ;

	<statements>		::= <open_statement> |
						<open_statement> <statements>

	<statement>			::= <atrib> |
						<if-else>

	<atrib>				::= REGISTER = <expression> ;

	<expression>		::= REGISTER |
						number |
						<expression> + <expression> |
						<expression> - <expression> |
						<expression> * <expression> |
						<expression> / <expression> |
						( <expression> )

	<open_statement>	::= <atrib> |
						se-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <open_statement> } |
						se-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <closed_statement> } senao-o-ber { <open_statement> } |
						enquanto-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <open_statement> }

	<closed_statement>	::= <atrib> |
						se-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <closed_statement> } senao-o-ber { <closed_statement> } |
						enquanto-o-ber ( <expression> <comp> <expression> ){ <closed_statement> }

	<comp>			::= leo | ber | lucca | enzo | lucca-leo | enzo-leo

Exemplos de Programas:

A seguir, vamos apresentar alguns programas de exemplo para a linguagem Ber.

Exemplo 1

disas
    bin REGISTER1;

    REGISTER1 = 0b101010;
.leo

Exemplo 2

disas
    int REGISTER1;
    bin REGISTER2;
    hex REGISTER3;

    se-o-ber (REGISTER1 leo 10) {
        REGISTER1 = 20;
    } senao-o-ber {
        REGISTER2 = 0b101010;
    }
    
    enquanto-o-ber (REGISTER2 lucca 0b111111) {
        REGISTER2 = REGISTER2 + 0b1;
    }

    REGISTER3 = 0x1af;
    
.leo

Exemplo 3

disas

    int R;

    int REGISTER4 = lambda x. x+1;

    R = REGISTER4(3);
    
.leo