Курсовая работа: Сущность и особенности использования инструментального программного обеспечения
Структура компилятора.
Процесс компиляции состоит из следующих этапов:
1) Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.
2) Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в дерево разбора.
3) Семантический анализ. Дерево разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) — например, привязка идентификаторов к их декларациям, типам, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным деревом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.
4) Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах — например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.
5) Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом языке.
В конкретных реализациях компиляторов эти этапы могут быть разделены или совмещены в том или ином виде.
Трансляция и компоновка.
Важной исторической особенностью компилятора, отражённой в его названии (англ. compile — собирать вместе, составлять), являлось то, что он мог производить и компоновку (то есть содержал две части — транслятор и компоновщик). Это связано с тем, что раздельная компиляция и компоновка как отдельная стадия сборки выделились значительно позже появления компиляторов. В связи с этим, вместо термина «компилятор» иногда используют термин «транслятор» как его синоним: либо в старой литературе, либо когда хотят подчеркнуть его способность переводить программу в машинный код (и наоборот, используют термин «компилятор» для подчёркивания способности собирать из многих файлов один).
Интерпретаторы.
Интерпретатор (языка программирования) —
1) Программа или техническое средство, выполняющее интерпретацию.
2) Вид транслятора, осуществляющего пооператорную (покомандную) обработку и выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компилятора, транслирующего всю программу без её выполнения).
3) Программа (иногда аппаратное средство), анализирующая команды или операторы программы и тут же выполняющая их.
4) Языковый процессор, который построчно анализирует исходную программу и одновременно выполняет предписанные действия, а не формирует на машинном языке скомпилированную программу, которая выполняется впоследствии.
Типы интерпретаторов.
Простой интерпретатор анализирует и тут же выполняет (собственно интерпретация) программу покомандно (или построчно), по мере поступления её исходного кода на вход интерпретатора. Достоинством такого подхода является мгновенная реакция. Недостаток — такой интерпретатор обнаруживает ошибки в тексте программы только при попытке выполнения команды (или строки) с ошибкой.
Интерпретатор компилирующего типа — это система из компилятора, переводящего исходный код программы в промежуточное представление, например, в байт-код или p-код, и собственно интерпретатора, который выполняет полученный промежуточный код (так называемая виртуальная машина). Достоинством таких систем является большее быстродействие выполнения программ (за счёт выноса анализа исходного кода в отдельный, разовый проход, и минимизации этого анализа в интерпретаторе). Недостатки — большее требование к ресурсам и требование на корректность исходного кода. Применяется в таких языках, как Java, PHP, Python, Perl (используется байт-код), REXX (сохраняется результат парсинга исходного кода), а также в различных СУБД (используется p-код).
В случае разделения интерпретатора компилирующего типа на компоненты получаются компилятор языка и простой интерпретатор с минимизированным анализом исходного кода. Причём исходный код для такого интерпретатора не обязательно должен иметь текстовый формат или быть байт-кодом, который понимает только данный интерпретатор, это может быть машинный код какой-то существующей аппаратной платформы. К примеру, виртуальные машины вроде QEMU, Bochs, VMware включают в себя интерпретаторы машинного кода процессоров семейства x86.
Некоторые интерпретаторы (например, для языков Лисп, Scheme, Python, Бейсик и других) могут работать в режиме диалога или так называемого цикла чтения-вычисления-печати (англ. read-eval-print loop, REPL). В таком режиме интерпретатор считывает законченную конструкцию языка (например, s-expression в языке Лисп), выполняет её, печатает результаты, после чего переходит к ожиданию ввода пользователем следующей конструкции.
Уникальным является язык Forth, который способен работать как в режиме интерпретации, так и компиляции входных данных, позволяя переключаться между этими режимами в произвольный момент, как во время трансляции исходного кода, так и во время работы программ.
Следует также отметить, что режимы интерпретации можно найти не только в программном, но и аппаратном обеспечении. Так, многие микропроцессоры интерпретируют машинный код с помощью встроенных микропрограмм, а процессоры семейства x86, начиная с Pentium (например, на архитектуре Intel P6), во время исполнения машинного кода предварительно транслируют его во внутренний формат (в последовательность микроопераций).
Алгоритм работы простого интерпретатора:
1. прочитать инструкцию;
2. проанализировать инструкцию и определить соответствующие действия;
3. выполнить соответствующие действия;
4. если не достигнуто условие завершения программы, прочитать следующую инструкцию и перейти к пункту 2.
Достоинства и недостатки интерпретаторов.
Достоинства:
1) Большая переносимость интерпретируемых программ — программа будет работать на любой платформе, на которой есть соответствующий интерпретатор.
2) Как правило, более совершенные и наглядные средства диагностики ошибок в исходных кодах.
3) Упрощение отладки исходных кодов программ.
4) Меньшие размеры кода по сравнению с машинным кодом, полученным после обычных компиляторов.
Недостатки:
1) Интерпретируемая программа не может выполняться отдельно без программы-интерпретатора. Сам интерпретатор при этом может быть очень компактным.
2) Интерпретируемая программа выполняется медленнее, поскольку промежуточный анализ исходного кода и планирование его выполнения требуют дополнительного времени в сравнении с непосредственным исполнением машинного кода, в который мог бы быть скомпилирован исходный код.
3) Практически отсутствует оптимизация кода, что приводит к дополнительным потерям в скорости работы интерпретируемых программ.
Компоновщик.Компоновщик (также редактор связей, линкер) — программа, которая производит компоновку — принимает на вход один или несколько объектных модулей и собирает по ним исполнимый модуль.
Для связывания модулей компоновщик использует таблицы имён, созданные компилятором в каждом из объектных модулей. Такие имена могут быть двух типов:
1) Определённые или экспортируемые имена — функции и переменные, определённые в данном модуле и предоставляемые для использования другим модулям.
2) Неопределённые или импортируемые имена — функции и переменные, на которые ссылается модуль, но не определяет их внутри себя.
Работа компоновщика заключается в том, чтобы в каждом модуле разрешить ссылки на неопределённые имена. Для каждого импортируемого имени находится его определение в других модулях, упоминание имени заменяется на его адрес.
Компоновщик обычно не выполняет проверку типов и количества параметров процедур и функций. Если надо объединить объектные модули программ, написанные на языках со строгой типизацией, то необходимые проверки должны быть выполнены дополнительной утилитой перед запуском редактора связей.
Ассемблер.Ассемблер (от англ. assembler — сборщик) — компьютерная программа, компилятор исходного текста программы, написанной на языке ассемблера, в программу на машинном языке.
Как и сам язык (ассемблера), ассемблеры, как правило, специфичны конкретной архитектуре, операционной системе и варианту синтаксиса языка. Вместе с тем существуют мультиплатформенные или вовсе универсальные (точнее, ограниченно-универсальные, потому что на языке низкого уровня нельзя написать аппаратно-независимые программы) ассемблеры, которые могут работать на разных платформах и операционных системах. Среди последних можно также выделить группу кросс-ассемблеров, способных собирать машинный код и исполняемые модули (файлы) для других архитектур и ОС.
Ассемблирование может быть не первым и не последним этапом на пути получения исполняемого модуля программы. Так, многие компиляторы с языков программирования высокого уровня выдают результат в виде программы на языке ассемблера, которую в дальнейшем обрабатывает ассемблер. Также результатом ассемблирования может быть не исполняемый, а объектный модуль, содержащий разрозненные и непривязанные друг к другу части машинного кода и данных программы, из которого (или из нескольких объектных модулей) в дальнейшем с помощью программы-компоновщика («линкера») может быть скомпонован исполнимый файл.
Отладчик или дебаггер является модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе. Отладчик позволяет выполнять пошаговую трассировку, отслеживать, устанавливать или изменять значения переменных в процессе выполнения программы, устанавливать и удалять контрольные точки или условия остановки и т. д.
Список отладчиков.
1) AQtime — коммерческий отладчик для приложений, созданных для .NET Framework версии 1.0, 1.1, 2.0, 3.0, 3.5 (включая ASP.NET приложения), а также для Windows 32- и 64-битных приложений.
2) DTrace — фреймворк динамической трассировки для Solaris, OpenSolaris, FreeBSD, Mac OS X и QNX.
3) Electric Fence — отладчик памяти.
4) GNU Debugger (GDB) — отладчик программ от проекта GNU.
5) IDA — мощный дизассемблер и низкоуровневый отладчик для операционных систем семейства Windows и Linux.
6) Microsoft Visual Studio — среда разработки программного обеспечения, включающая средства отладки от корпорации Microsoft.
7) OllyDbg — бесплатный низкоуровневый отладчик для операционных систем семейства Windows.
8) SoftICE — низкоуровневый отладчик для операционных систем семейства Windows.
9) Sun Studio — среда разработки программного обеспечения, включающая отладчик dbx для ОС Solaris и Linux, от корпорации Sun Microsystems.
10) Dr. Watson — стандартный отладчик Windows, позволяет создавать дампы памяти.
11) TotalView — один из коммерческих отладчиков для UNIX.
12) WinDbg — бесплатный отладчик от корпорации Microsoft.
Генератор документации — программа или пакет программ, позволяющая получать документацию, предназначенную для программистов (документация на API) и/или для конечных пользователей системы, по особым образом комментированному исходному коду и, в некоторых случаях, по исполняемым модулям (полученным на выходе компилятора).
Обычно генератор анализирует исходный код программы, выделяя синтаксические конструкции, соответствующие значимым объектам программы (типам, классам и их членам/свойствам/методам, процедурам/функциям и т. п.). В ходе анализа также используется мета-информация об объектах программы, представленная в виде документирующих комментариев. На основе всей собранной информации формируется готовая документация, как правило, в одном из общепринятых форматов — HTML, HTMLHelp, PDF, RTF и других.
// Документирующие комментарии.
Документирующий комментарий — это особым образом оформленный комментарий к объекту программы, предназначенный для использования каким-либо конкретным генератором документации. От того, какой генератор документации применяется, зависит синтаксис конструкций, используемых в документирующих комментариях.
В документирующих комментариях может содержаться информация об авторе кода, описываться назначение объекта программы, смысл входных и выходных параметров — для функции/процедуры, примеры использования, возможные исключительные ситуации, особенности реализации.
Документирующие комментарии, как правило, оформляются как многострочные комментарии в стиле языка Си. В каждом случае комментарий должен находиться перед документируемым элементом. Первым символом в комментарии (и вначале строк комментария) должен быть *. Блоки разделяются пустыми строками.
3. Visual Basic for Applications
программный обеспечение операционный системный
3.1 Сущность Visual Basic и его краткая история
Microsoft Visual Basic (VB) — средство разработки программного обеспечения, разрабатываемое корпорацией Microsoft и включающее язык программирования и среду разработки. Язык Visual Basic унаследовал дух, стиль и отчасти синтаксис своего предка — языка Бейсик, у которого есть немало диалектов. В то же время Visual Basic сочетает в себе процедуры и элементы объектно-ориентированных и компонентно-ориентированных языков программирования. Среда разработки VB включает инструменты для визуального конструирования пользовательского интерфейса. (см. табл.).
Visual Basic (основные характеристики)
| Класс языка: |
процедурный, объектно-ориентированный, компонентно-ориентированный |
| Тип исполнения: | компилируемый, интерпретируемый |
| Появился в | 1991 г. |
| Релиз: | Visual Basic 6.0 (1998) |
| Типизация данных: | не строгая |
| Основные реализации: | Microsoft Visual Basic for DOS, Microsoft Visual Basic for Windows |
| Диалекты: | Visual Basic for Application, 1993; Visual Basic Script, 1996 |
| Испытал влияние: | QuickBasic, 1985 |
| Повлиял на: | VB.net, 2001 |
