Prototipo de intérprete de Basic a Ansi-C Basicce - Universidad de ...

CENTRO DE INVESTIGACIONES Y DESARROLLO – FACULTAD DE INGENIERÍA
PROTOTIPO DE INTÉRPRETE DE BASIC A ANSI - C
BASICCE
Carlos E. Trillos Barón 1 – Efraín Corzo García 2
Asesor: Ing. Carlos A. Acevedo Rey
Resumen
BASICCE recoge las Técnicas y conceptos de la teoría de Compiladores e
Intérpretes que fueron empleadas en la Asignatura Compiladores de la
Universidad Cooperativa de Colombia - Seccional Bucaramanga.
Aplicación que toma una sentencia del programa Fuente y las traduce a
lenguaje Objeto, en este caso el lenguaje Basic fue utilizado como lenguaje
Fuente, el cual se traduce al código equivalente en el lenguaje ANSI - C.
BASICCE utiliza una serie de Estrategias y/o técnicas para cada una de las
fases que desarrolla, en el caso se utilizaron lenguajes formales,
específicamente una gramática independiente del contexto la forma Backus
Naur (BNF), con el fin de formalizar la gramática del lenguaje de entrada al
igual que la utilización de Autómatas Finitos no Deterministas para el
desarrollo del Analizador Léxico, para la fase de Análisis Sintáctico y Análisis
Semántico se utilizo la Traducción Dirigida por Sintaxis basada en Reglas
Semánticas que fueron las que realizaron el proceso de traducción final.
Se encuentra apoyado en un Manejador de Errores y una tabla de Símbolos
que permiten realizar el proceso de compilación y análisis de la gramática del
lenguaje de entrada. De igual forma posee un Analizador Semántico que
utiliza la verificación de Tipos. BASICCE es un Prototipo de Interprete que
busca despertar el interés del estudiante en la investigación y en la
comprensión de la base conceptual de todo Software, el proceso de
Compilación e Interpretación.
Introducción
E ambiente y la base conceptual de la Informática y los Sistemas(Software)
está soportada en el diseño y desarrollo de Compiladores e Interpretes de
diferente índole, los cuales han permitido que se puedan realizar toda serie
de trabajos entre estos podemos observar los Sistemas Operativos; software
indispensable para la administración de los recursos del computador, los
controladores (Drivers) que permiten la correcta comunicación con periféricos
de diferentes fabricantes, aplicaciones de escritorio que nos permiten realizar
tareas administrativas y/o creativas.
1 Universidad Cooperativa de Colombia – Seccional Bucaramanga, trillosbaron2005@yahoo.es
2 Universidad Cooperativa de Colombia- Seccional Bucaramanga, efracor03@hotmail.com
VENTANA INFORMÁTICA No. 12 – Universidad de Manizales, enero – junio / 2005 – pp 69-78

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Todas estas aplicaciones compiladas bajo especificaciones del lenguaje de
maquina de un procesador en particular. Al igual que los compiladores se
pueden observar una serie de Intérpretes y/o traductores que no tienen como
resultado del proceso un lenguaje objeto (Código de Maquina o
Ensamblador) si no otro lenguaje, en el caso ANSI – C, los más conocidos
son aquellos que han permitido que los límites geográficos desaparezcan y
han promovido el conocimiento a nivel global, tales interpretes denominados
BROWSERS o interpretes de Comandos HTML, DHTML, referenciados en el
mercado como NetsCape, Explorer, Mozilla entre otros.
Por ende se ha convertido en una necesidad el conocimiento básico que
permita el entendimiento y/o comprensión de las fases del diseño y
desarrollo de Compiladores e Interpretes, mediante la implementación de un
Prototipo de Interprete que cumpla con las fases principales del proceso de
Compilación, el cual traducirá y/o interpretará BASIC a Lenguaje C(ANSI),
aplicando las técnicas Básicas, brindando el conocimiento básico, suficiente
y necesario para emprender proyectos de investigación de mayor
envergadura en cuanto al desarrollo de Software de Propósito general y
especifico.
Objetivos
• Análisis del lenguaje fuente y formalización del mismo mediante BNF.
• Desarrollo de las Producciones (Reglas) ligadas al Lenguaje Fuente
(BASIC) utilizando BNF.
• Desarrollo de la Tabla de símbolos y Tabla de palabras Reservadas
• Diseño de una Analizador Léxico utilizando BNF y Autómatas.
• Desarrollo del Analizador léxico mediante el método de Autómatas
Finitos no deterministas.
• Desarrollo del Manejador de Errores.
• Implementación de un Traductor Dirigido por Sintaxis, tomando como
base reglas semánticas con el fin de realizar el proceso de traducción.
• Desarrollo del Interfaz Grafico del Usuario (GUI).
• Desarrollo de manuales y sistema de Ayuda.
Contenido
El proceso de desarrollo de Compiladores e Intérpretes esta basado en las
siguientes fases (Ver Fig. 1):

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Análisis Léxico
Análisis Sintáctico
Análisis Semántico
Manejador de Errores
Tabla de Símbolos
Generador de Código Intermedio
Optimizador de Código
Generador de Código
Figura 1.
De las anteriores fases, BASICCE realiza las tres primeras del proceso de
compilación y/o interpretación, las cuales efectúan la traducción del lenguaje
fuente (BASIC) a lenguaje objeto (C – ANSI), debido a que el objetivo final de
BASICCE no es el de generar código de maquina y/o ensamblador.
BASICCE utiliza un lenguaje formal denominado Formas Backus Naur BNF
(Backus-Naur Form). Las formas Backus-Naur son de las primeras
notaciones que se utilizaron para especificar intérpretes y lenguajes de
programación.
Notación BNF: elemento no terminal = Definicion1|
Definicion 2|
...
Los elementos terminales, o sea, que pertenecen al vocabulario, se escriben
tal cual. Los elementos no terminales se escriben entre los símbolos .
La notación BNF está conformada por un conjunto de Símbolos Terminales
(Componentes Léxicos), un conjunto de Símbolos No Terminales (reflejados
en funciones) y un conjunto de Reglas de Producción.
Ejemplo: Descripción sintáctica de una expresión matemática en notación
BNF:
4 3 1
expresion = numero |
|
( expresion ) expresion operador expresion
operador = +| − |
/
numero digito numero digito

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digito 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Expresiones regulares o gramáticas independientes del contexto: Toda
construcción que se pueda describir mediante una expresión regular también
se puede describir mediante una gramática. Por ejemplo la expresión regular
(a|b)*abb y la gramática
A 0
aA 0
bA 0
aA 1
A 1
bA 1
A 2
bA 3
A 3
ε
Análisis Léxico (Lineal)
Fase en la cual el Intérprete realiza la lectura de la cadena de caracteres que
constituye el programa fuente (Código en Basic ) y agrupa los Componentes
Léxicos, aquellos que se encuentran léxica y sintácticamente correctos;
evaluando si se encuentran correctamente escritos Palabra Reservadas,
Variables (identificadores) y signos de puntuación; generando interrupciones
controladas por el manejador de errores en el momento en que se
encuentren caracteres inválidos y que no pertenezcan al lenguaje de entrada
(BASIC).
Esta etapa se encuentra vinculada con la tabla de Símbolos, que es la
encargada de guardar un registro por variable (identificador); éste debe
contener tipo, ámbito, y NOMBRE de la misma.
Tabla I. Tabla de Símbolos
Identificador Lexemas Ámbito Tipo
Id 0 Velocidad Local Float
La implementación del analizador léxico se llevo a cabo utilizando autómatas
finitos no Deterministas. Siendo un autómata finito, un programa que toma
como entrada una cadena X y responde si X es una frase del programa, y no
si no lo es.
La Fig. 2 puede ser la representación de los dígitos:

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d
Inicio
0
d
Otro
1 2
Figura 2.
Análisis Sintáctico
Su objetivo consiste en examinar la secuencia de Tokens (Componentes
Léxicos) devuelta por el analizador léxico y verificar si es sintácticamente
correcta mediante la obtención del árbol de derivación asociado a dicha
secuencia. La Fig. 3 muestra la forma en que interactúa con los demás
módulos.
Programa
fuente
Analizador
léxico
Componente
léxico
Obtener siguiente
componente léxico
Analizador
sintáctico
Árbol de análisis
sintáctico
Resto de la
etapa inicial
Representación
Intermedia
Tabla de
Símbolos
Figura 3.
El analizador sintáctico interactúa con el analizador léxico mediante la
solicitud de Componentes Léxicos para verificar que pertenezcan a frases
gramaticales validas del lenguaje fuente (Basic); por otro lado genera un
árbol de análisis sintáctico que es empleado por el resto de las fases del
proceso de Compilación y/o interpretación.
El árbol de Análisis Sintáctico se forma mediante la aplicación de un Análisis
descendente, que construye el árbol partiendo desde la raíz hacia las hojas.
Para efectos de interpretación y/o traducción se implementa la estrategia de
Traducción dirigida por la sintaxis, que son especificaciones de alto nivel
para traducciones. Analiza sintácticamente la cadena de componentes
léxicos de entrada, construye el árbol de análisis sintáctico y después recorre
el árbol para evaluar las reglas semánticas en sus nodos. La traducción de
la cadena de componentes léxicos es el resultado obtenido al evaluar las
reglas semánticas. Estas Reglas son las que realizan el proceso de
interpretación con la ayuda del analizador sintáctico predictivo
Manejo de errores Sintácticos: Se sabe que los programas pueden
contener errores de muy diverso tipo.

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Gran parte de la detección y recuperación de errores de un compilador o
interprete se centran en la fase de análisis sintáctico. El manejador esta en
capacidad de detectar errores de tipo léxico, sintáctico, semántico.
Análisis Semántico
Esta fase se encarga de revisar que cada agrupación o conjunto de
Componentes Léxicos tenga sentido; es aquí donde se reúne la información
sobre los tipos para la fase posterior, en esta etapa se utiliza la estructura
jerárquica de la etapa anterior y así poder determinar los operadores, y
operandos de expresiones y preposiciones.
Comprobación de Tipos: un compilador o interprete debe informar un error
si se aplica un operador a un operando incompatible, por ejemplo, si se
suman una variable tipo matriz y una variable de función. La Fig. 4 muestra
de que forma los módulos interactúan entre sí, donde el verificador de tipos,
es el filtro para la siguiente fase del proceso de compilación.
El verificador de tipos se encuentra vinculado con la tabla de símbolos,
siendo esta ultima la base para observar si las variables (Identificadores) ya
se encuentran declaradas.
Cadena de
componentes
léxicos
Analizador
sintáctico
Árbol
sintáctico
Comprobador de
Tipos
Árbol
sintáctico
Generador de
código
intermedio
Representación
intermedia
Figura 4.
Métodos
El analizador Léxico fue implementado bajo las Formas Backus Naur (BNF)
donde cada producción (regla) maneja la sintaxis apropiada para la
gramática (léxico-sintáctico) del lenguaje de entrada y para su
implementación se utilizaron autómatas finitos no deterministas.
Ejemplo:
Producción para identificadores y/o variables:
La Fig. 5 corresponde al Autómata asociado a la regla anterior.
Id
L L D

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E
E
2
L
3
E
Inicio
0
L
1
E
6 7
E
4
D
5
E
Figura 5.
Desde el punto de vista del algoritmo se utilizó una función por producción
(regla) y una función llamada SigComplex o Parea que es la encargada de
leer los lexemas.
Function SigComplex LenguajeFuente AsString
While apuntador

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Resultados
Al iniciar el programa se mostrará la siguiente Ventana. fig (6).
Figura 6.
La Fig. 6 muestra el entorno de desarrollo (IDE) que esta conformado por un
menú principal que contiene los Ítems Archivo donde se encuentran las
opciones Abrir y Salir; Traducir donde está la opción Basic a C; Edición
donde se ubican Búscar, Palabras Reservadas e identificadores; y Ayuda
donde se encuentran las Opciones Contenido y Acerca de.
Del mismo modo se muestra el contenido de un archivo con extensión .BAS
que se carga y se visualiza en el lado izquierdo del IDE (Entorno Integrado
de Desarrollo). Con este archivo el programa se basa para traducir al
lenguaje ANSI C, mostrando la interpretación en la parte derecha de la Fig.
6.

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En la parte inferior aparece una Tabla que controla los posibles errores
presentados en el proceso de Interpretación y/o traducción.
En la Fig. 7 se observa la función del manejador de errores.
Figura 7.
Cuando está en el proceso de traducción, el intérprete muestra en la parte
inferior los posibles errores de tipo léxico, sintáctico y semánticos que tiene el
archivo cargado en la parte izquierda de la gráfica anterior. El encargado de
esta tarea es el manejador de errores; el error es subrayado y se muestra la
descripción junto con la fila y la columna en donde se ubica el error, también
se muestra el nombre del archivo y el código que hace referencia a tal error.
Como todo software BASICCE también incluye en el menú principal la ayuda
al usuario.
Conclusiones
La teoría de compiladores e Intérpretes esta soportada en una
fundamentación matemática profunda en la cual se encuentran gramáticas,

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lenguajes, autómatas que permiten formalizar cualquier lenguaje fuente,
siendo esta teoría base fundamental para investigadores y desarrolladores
en el área de los sistemas y la informática, áreas que se encuentran en
continuo cambio y desarrollo.
El principio y base conceptual de todo software se encuentra soportado en el
diseño y desarrollo de compiladores e intérpretes, que en últimas son los que
permiten los sistemas y la informática.
BASICCE es un prototipo de Intérprete, que tiene como finalidad despertar el
interés, en la investigación y desarrollo de software de propósito general y
específico, utilizando la matemática como piedra angular.
Bibliografía
Autómatas y Lenguajes. Un enfoque de diseño. Ramón Brena.
Compiladores. Principios, técnicas y herramientas. Alfred V. Aho, Ravi Sethi,
Jeffrey D. Ullman. Addison-Wesley. 1990.
Compiladores. Conceptos Fundamentales. B. Teufel, S. Schmidt, T. Teufel.
Addison-Wesley Iberoamericana. 1995.