|
Разработка транслятора в среде Java и С+
Разработка транслятора в среде Java и С+
- 2 - ВведениеТема, цель, актуальность работыАнализ проектов, реализованных на языках программирования Java и C# на предмет взаимодействия между классами.Результат работы программы необходимо вывести в файл *.xml.Актуальность работы заключается в том, что на сегодняшний день нет известных аналогов программы. Не стоит сравнивать данный проект с такими программными продуктами как Telelogic Rapsody или Rational - он является полной противоположностью названных выше программ, так как анализирует уже «готовый», написанный проект, в то время как Telelogic Rapsody (Rational) генерирует код по диаграммам.Данный проект может использоваться для углубленного изучения языков программирования Java и C# в рамках программы университета, анализа проектов на предмет взаимодействия классов.Проект может существовать как автономное приложение, а также может быть дополнен и доработан функционально.Исследовательская частьC# и Java- два очень похожих между собой современных языка программирования со сборкой мусора и компиляцией при выполнении. Оба языка - объектно-ориентированные, с синтаксисом, унаследованным от C++, но значительно переработанным. Java - объектно-ориентированный язык программирования, разрабатываемый компанией Sun Microsystems и официально выпущенный 23 мая 1995 года. Java - так называют не только сам язык, но и платформу для создания приложений уровня предприятий на основе данного языка. Изначально язык программирования назывался Oak (русск. Дуб) и разрабатывался Джеймсом Гослингом для бытовой электроники, но впоследствии был переименован в Java и стал использоваться для написания клиентских приложений и серверного программного обеспечения. Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной java-машиной (JVM) - программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор, но с тем отличием, что байтовый код, в отличие от текста, обрабатывается значительно быстрее. Достоинство подобного способа выполнения программ - в полной независимости байт-кода от ОС и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, которое поддерживает виртуальную машину. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Длины и диапазоны значений примитивных типов определяются стандартом. Такая жёсткая стандартизация была необходима, чтобы сделать язык платформенно-независимым, что является одним из идеологических требований к Java и одной из причин её успеха. Тем не менее, одна небольшая проблема с платформенной независимостью всё же осталась. Некоторые процессоры используют для промежуточного хранения результатов 10-байтовые регистры или другими способами улучшают точность вычислений. В языке Java имеются только динамически создаваемые объекты. Причем переменные объектного типа и объекты в Java - совершенно разные сущности. Переменные объектного типа являются ссылками, то есть неявными указателями на динамически создаваемые объекты. Это подчёркивается синтаксисом описания переменных. C# (произносится си-шарп) - язык программирования, сочетающий объектно-ориентированные и аспектно-ориентированные концепции. Разработан в 1998-2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как основной язык разработки приложений для платформы Microsoft.NET. C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к С++ и Java. Язык имеет строгую статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов, указатели на функции-члены классов, атрибуты, события, свойства, исключения, комментарии в формате XML. Переняв многое от своих предшественников - языков С++, Java, Delphi, Модула и Smalltalk - С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем: так, C# не поддерживает множественное наследование классов (в отличие от C++). В Java модификатор protected в описании, помимо доступа из классов-потомков, разрешает доступ из всех классов, входящих в тот же пакет, что и класс-владелец. В C# для объектов, которые должны быть видны в пределах сборки (примерный аналог пакета Java) введён отдельный модификатор internal, а protected сохраняет свой изначальный смысл, взятый из C++ - доступ только из классов-потомков. Допускается комбинировать internal и protected - тогда получится область доступа, соответствующая protected в Java. Внутренние классы в C# имеют доступ только к статическим членам внешнего класса, а для доступа к нестатическим членам нужно явно указывать экземпляр внешнего класса. Локальные внутренние классы в C# не поддерживаются, обработка событий в нём не требует таких классов, поскольку строится на других механизмах. В обоих языках методы, по аналогии с C++ - функции, определённые в классе. Тело метода располагается внутри описания класса. Поддерживаются статические методы, абстрактные методы. В C# также есть явная реализация методов интерфейса, что позволяет классу реализовывать методы интерфейса отдельно от собственных методов или давать разные реализации одноимённых методов, принадлежащих двум разным интерфейсам. C# также поддерживает явное описание передачи параметров по ссылке (ключевые слова ref и out). При использовании out компилятор контролирует наличие в методе присваивания значения. C# позволяет создавать пользовательские типы-значения, используя ключевое слово struct. Это прямое наследие языка С++ от которого создатели Java сознательно отказались. Java поддерживает импорт статических имён (import static) из классов, позволяющий отдельно импортировать некоторые или все статические методы и переменные класса и использовать их имена без квалификации в импортирующем модуле. В C# импортируется только сборка и при каждом использовании импортируемых статических имён требуется указывать класс. В Java константы в операторы switch должны относиться либо к целочисленному, либо к перечислимому типу. В C# в switch можно использовать текстовые строки. Java содержит конструкцию strictfp, гарантирующую одинаковые результаты операций с плавающей точкой на всех платформах. C# содержит конструкции checked и unchecked, позволяющие локально включать и выключать динамическую проверку арифметического переполнения. C# поддерживает оператор перехода goto. Обычное использование - передача управления на разные метки case в операторе switch и выход из вложенного цикла. В Java от использования goto сознательно отказались. Java поддерживает метки в циклах и позволяет использовать их в командах break и continue, благодаря чему исключается такой повод использования goto, как выход из вложенного цикла. C# поддерживает отдельное понятие именованной типизированной константы и ключевое слово const. В Java констант как таковых нет, вместо них используются статические переменные класса с модификатором final - эффект от их использования точно такой же. Разработка транслятора Разработка лексического анализатораАлфавит языкаБольшие и малые буквы английского алфавита: a..z, A..ZЦифры: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.Другие символы: `<', `>', `:', `, ', `'', `;', `{», `}', `(», `)'Классы лексемзарезервированные слова; знаки операций и разделители; литералы; идентификаторы Лексика языков1. Класс идентификаторы: к этому классу относятся все наборы цепочек, кроме зарезервированных слов2. Класс зарезервированных слов:2.1 Для C#using, class, int, float, char, public, protected, private, return, namespace2.2 Для Javausing, class, int, float, char, public, protected, private, return3. Класс знаков операций и разделителей:() {} : ; = -> . , ` *4. Класс литералов:Литерал - целочисленная или текстовая константа.Структура таблицы идентификаторовСтруктура таблицы литераловРазработка синтаксического анализатораГрамматика языковВ данном проекте исследуется лишь малая часть возможностей и особенностей вышеуказанных языков. В связи с этим спроектированные грамматики для этих языков будут включать лишь те структуры языка, которые нам необходимыГрамматика С#1 <программа>:= 2 <предпроцессор> 3 namespace 4 {5 <операторы> 6}7 <предпроцессор>:= 9 using 10 <предпроцессор>8 <предпроцессор>:= 11 е12 <операторы>:= 16 <класс> 17 <операторы>13 <операторы>:= 18 идентификатор 19 <продолжение1>20 <операторы>14 <операторы>:= 21 е15 <операторы>:= 22 <декларация> 23 <операторы>24 <класс>:= 25 class 26 идентификатор 27 <наследование> 28 {29 <операторы> 30} 31;32<наследование>:= 34: 35 идентификатор33<наследование>:= 36е37<продолжение1>:= 40. 41 идентификатор 42 <продолжение2> 43;38<продолжение1>:= 44 <продолжение2> 45;39<продолжение1>:= 46;47 <продолжение2>:= 49 (50)48 <продолжение2>:= 80 е51 <декларация>:= 52 <тип> 53 идентификатор 55 <продолжение3>56<продолжение3>:= 58 (59) 60 (61 <операторы> 62 return 63 литерал 64; 81)57<продолжение3>:= 65<продолжение4>66 <продолжение4>:= 68, 69 идентификатор 70 <продолжение4>67 <продолжение4>:= 71;72 <тип>:= 76 int73 <тип>:= 77 float74 <тип>:= 78 char75 <тип>:= 79 идентификаторГрамматика java1 <программа>:= 2 <предпроцессор> 3 <операторы>7 <предпроцессор>:= 9 using 10 <предпроцессор>8 <предпроцессор>:= 11 е12 <операторы>:= 16 <класс> 17 <операторы>13 <операторы>:= 18 идентификатор 19 <продолжение1>20 <операторы>14 <операторы>:= 21 е15 <операторы>:= 22 <декларация> 23 <операторы>24 <класс>:= 25 class 26 идентификатор 27 <наследование> 28 {29 <операторы> 30} 31;32<наследование>:= 34: 35 идентификатор33<наследование>:= 36е37<продолжение1>:= 40 -> 41 идентификатор 42 <продолжение2> 43;38<продолжение1>:= 44 <продолжение2> 45;39<продолжение1>:= 46;47 <продолжение2>:= 49 (50)48 <продолжение2>:= 80 е51 <декларация>:= 52 <тип> 53 <ссылка> 54 идентификатор 55 <продолжение3>56<продолжение3>:= 58 (59) 60 (61 <операторы> 62 return 63 литерал 64; 81)57<продолжение3>:= 65<продолжение4>66 <продолжение4>:= 68, 69 идентификатор 70 <продолжение4>67 <продолжение4>:= 71;72 <тип>:= 76 int73 <тип>:= 77 float74 <тип>:= 78 char75 <тип>:= 79 идентификатор82<ссылка>:= 84 *83<ссылка>:= 85 eДоказательство принадлежности к LL(1) - грамматикеС#<предпроцессор>= namespace<операторы>= идентификатор | int | float | char}<наследование>={: | {}<продолжение1>={. | (|;)<продолжение2>={(|;)<продолжение3>={(|, |;)<продолжение4>=;<тип >=int Грамматика java<предпроцессор>= int <операторы>= идентификатор <наследование>={: | {}<продолжение1>={-> | (|;)<продолжение2>={(|;)<продолжение3>={(|, |;)<продолжение4>=;<тип >= идентификатор<ссылка>=* Таблицы разбораТаблица разбора С#|
№ | Ожидаемый терминал | Переход | Принять | В стек | Из стека | Ошибка | | 1. | ~ | 2 | - | - | - | - | | 2. | ~ | 7 | - | - | - | - | | 3. | namespace | 4 | + | - | - | + | | 4. | { | 5 | + | - | - | + | | 5. | ~ | 12 | - | + | - | - | | 6. | } | 0 | + | - | + | + | | 7. | using | 9 | - | - | - | - | | 8. | ~ | 11 | - | - | - | - | | 9. | using | 10 | + | - | - | + | | 10. | ~ | 7 | - | - | - | - | | 11. | ~ | 3 | - | - | - | - | | 12. | class | 16 | - | - | - | - | | 13. | идентификатор | 18 | - | - | - | - | | 14. | } | 21 | - | - | - | - | | 15. | ~ | 22 | - | - | - | - | | 16. | ~ | 24 | - | + | - | - | | 17. | ~ | 12 | - | - | - | - | | 18. | идентификатор | 19 | + | - | - | + | | 19. | ~ | 37 | - | + | - | - | | 20. | ~ | 12 | - | - | - | - | | 21. | ~ | 0 | - | - | + | - | | 22. | ~ | 51 | - | + | - | - | | 23 | ~ | 12 | - | - | - | - | | 24 | ~ | 25 | - | - | - | - | | 25 | class | 26 | + | - | - | + | | 26 | идентификатор | 27 | + | - | - | + | | 27 | ~ | 32 | - | + | - | - | | 28 | { | 29 | + | - | - | + | | 29 | ~ | 12 | - | + | - | - | | 30 | ) | 31 | + | - | - | + | | 31 | ; | 0 | + | - | + | + | | 32 | : | 34 | - | - | - | - | | 33 | ~ | 36 | - | - | - | - | | 34 | : | 35 | + | - | - | + | | 35 | идентификатор | 0 | + | - | + | + | | 36 | ~ | 0 | - | - | + | - | | 37 | . | 40 | - | - | - | - | | 38 | ( | 44 | - | - | - | - | | 39 | ; | 46 | - | - | - | + | | 40 | . | 41 | + | - | - | + | | 41 | идентификатор | 42 | + | - | - | + | | 42 | ~ | 47 | - | + | - | - | | 43 | ; | 0 | + | - | + | + | | 44 | ~ | 47 | - | + | - | - | | 45 | ; | 0 | + | - | + | + | | 46 | ; | 0 | + | - | + | + | | 47 | ( | 49 | - | - | - | - | | 48 | ~ | 80 | - | - | - | - | | 49 | ( | 50 | + | - | - | + | | 50 | ) | 0 | + | - | + | + | | 51 | ~ | 52 | - | - | - | - | | 52 | ~ | 72 | - | + | - | - | | 53 | идентификатор | 55 | + | - | - | + | | 54 | | | | | | | | 55 | ~ | 56 | - | - | - | - | | 56 | ( | 58 | - | - | - | - | | 57 | ~ | 65 | - | - | - | - | | 58 | ( | 59 | + | - | - | + | | 59 | ) | 60 | + | - | - | + | | 60 | { | 61 | + | - | - | + | | 61 | ~ | 12 | - | + | - | - | | 62 | return | 63 | + | - | - | + | | 63 | литерал | 64 | + | - | - | + | | 64 | ; | 81 | + | - | - | + | | 65 | ~ | 66 | - | - | - | - | | 66 | , | 68 | - | - | - | - | | 67 | ; | 71 | - | - | - | + | | 68 | , | 69 | + | - | - | + | | 69 | идентификатор | 70 | + | - | - | + | | 70 | ~ | 66 | - | - | - | - | | 71 | ; | 0 | + | - | + | + | | 72 | int | 76 | - | - | - | - | | 73 | float | 77 | - | - | - | - | | 74 | char | 78 | - | - | - | - | | 75 | идентификатор | 79 | - | - | - | + | | 76 | int | 0 | + | - | + | + | | 77 | float | 0 | + | - | + | + | | 78 | char | 0 | + | - | + | + | | 79 | идентификатор | 0 | + | - | + | + | | 80 | ~ | 0 | - | - | + | - | | 81 | } | 0 | + | - | + | + | | | Таблица разбора java|
№ | Ожидаемый терминал | Переход | Принять | В стек | Из стека | Ошибка | | 1. | ~ | 2 | - | - | - | - | | 2. | ~ | 7 | - | - | - | - | | 3. | ~ | 12 | - | - | - | - | | 7. | using | 9 | - | - | - | - | | 8. | ~ | 11 | - | - | - | - | | 9. | using | 10 | + | - | - | + | | 10. | ~ | 7 | - | - | - | - | | 11. | ~ | 3 | - | - | - | - | | 12. | class | 16 | - | - | - | - | | 13. | идентификатор | 18 | - | - | - | - | | 14. | } | 21 | - | - | - | - | | 15. | ~ | 22 | - | - | - | - | | 16. | ~ | 24 | - | + | - | - | | 17. | ~ | 12 | - | - | - | - | | 18. | идентификатор | 19 | + | - | - | + | | 19. | ~ | 37 | - | + | - | - | | 20. | ~ | 12 | - | - | - | - | | 21. | ~ | 0 | - | - | + | - | | 22. | ~ | 51 | - | + | - | - | | 23 | ~ | 12 | - | - | - | - | | 24 | ~ | 25 | - | - | - | - | | 25 | class | 26 | + | - | - | + | | 26 | идентификатор | 27 | + | - | - | + | | 27 | ~ | 32 | - | + | - | - | | 28 | { | 29 | + | - | - | + | | 29 | ~ | 12 | - | + | - | - | | 30 | ) | 31 | + | - | - | + | | 31 | ; | 0 | + | - | + | + | | 32 | : | 34 | - | - | - | - | | 33 | ~ | 36 | - | - | - | - | | 34 | : | 35 | + | - | - | + | | 35 | идентификатор | 0 | + | - | + | + | | 36 | ~ | 0 | - | - | + | - | | 37 | -> | 40 | - | - | - | - | | 38 | ( | 44 | - | - | - | - | | 39 | ; | 46 | - | - | - | + | | 40 | -> | 41 | + | - | - | + | | 41 | идентификатор | 42 | + | - | - | + | | 42 | ~ | 47 | - | + | - | - | | 43 | ; | 0 | + | - | + | + | | 44 | ~ | 47 | - | + | - | - | | 45 | ; | 0 | + | - | + | + | | 46 | ; | 0 | + | - | + | + | | 47 | ( | 49 | - | - | - | - | | 48 | ~ | 80 | - | - | - | - | | 49 | ( | 50 | + | - | - | + | | 50 | ) | 0 | + | - | + | + | | 51 | ~ | 52 | - | - | - | - | | 52 | ~ | 72 | - | + | - | - | | 53 | ~ | 82 | - | - | + | - | | 54 | идентификатор | 55 | + | - | - | + | | 55 | ~ | 56 | - | - | - | - | | 56 | ( | 58 | - | - | - | - | | 57 | ~ | 65 | - | - | - | - | | 58 | ( | 59 | + | - | - | + | | 59 | ) | 60 | + | - | - | + | | 60 | { | 61 | + | - | - | + | | 61 | ~ | 12 | - | + | - | - | | 62 | return | 63 | + | - | - | + | | 63 | литерал | 64 | + | - | - | + | | 64 | ; | 81 | + | - | - | + | | 65 | ~ | 66 | - | - | - | - | | 66 | , | 68 | - | - | - | - | | 67 | ; | 71 | - | - | - | + | | 68 | , | 69 | + | - | - | + | | 69 | идентификатор | 70 | + | - | - | + | | 70 | ~ | 66 | - | - | - | - | | 71 | ; | 0 | + | - | + | + | | 72 | int | 76 | - | - | - | - | | 73 | float | 77 | - | - | - | - | | 74 | char | 78 | - | - | - | - | | 75 | идентификатор | 79 | - | - | - | + | | 76 | int | 0 | + | - | + | + | | 77 | float | 0 | + | - | + | + | | 78 | char | 0 | + | - | + | + | | 79 | идентификатор | 0 | + | - | + | + | | 80 | ~ | 0 | - | - | + | - | | 81 | } | 0 | + | - | + | + | | 82 | * | 84 | - | - | - | - | | 83 | ~ | 85 | - | - | - | - | | 84 | * | 0 | + | - | + | + | | 85 | ~ | 0 | - | - | + | - | | | Разработка программыКлассовая модельДиаграмма прецедентовДиаграмма классовАнализ результатов работы программы и выводыОба анализируемых языка - объектно-ориентированные, с синтаксисом, унаследованным от C++, но значительно переработанным. Следовательно, они имеют много общего, например, при анализе проектов, мы используем один общий класс разделителей и знаков операций.Классы зарезервированных слов для каждого языка отличаются. В данном проекте исследуется лишь малая часть возможностей и особенностей вышеуказанных языков. В связи с этим, классы зарезервированных слов для этих языков будут включать лишь те ключевые слова и операторы, которые нам необходимы.Проект позволяет проанализировать взаимодействие между классами и вывести результат в файл *.xml. Достаточно много времени было потрачено именно на вывод результата в *.xml, так как ранее с подобными задачами не сталкивались.При реализации были выполнены критерии ООП и модульности, расставлены комментарии (по атрибутам, методам, по параметрам методов, классам).Проект может существовать как автономное приложение, однако, на мой взгляд, его можно дополнить и доработать функционально, расширить классы зарезервированных слов, внести изменения в LL(1) - грамматику и т.д.На данном этапе разработки программа работает корректно, четко выполняет поставленные требования.Список используемой литературы1. Р. Хантер Проектирование и конструирование компиляторов2. http://www.linuxcenter.ru/lib/articles/programming3. Джеффри Рихтер CLR via C# // М., Издательство «Русская редакция», 20074. http://javaportal.ru/5. Конспект лекций по ТОПТ
|
|