Materi Kuliah Teknik Kompilasi

(1)

TEKNIK

KOMPILASI

Team Penyusun :

Gopa Kustriono

Zulfiandri

(2)

T U J U A N



_{Mengetahui Penerapan konsep ilmu komputer}

pada perilaku komputer yaitu algoritma,

arsitektur komputer, stuktur data maupun

penerapan teori bahasa dan automata



_{Compiler adalah merupakan konstruksi inti dari}

(3)

DAFTAR PUSTAKA



Practice and principles of Compiler building with C, Henk Alblas, Albert

Nymeyer, Prentice Hall, 1996



Introduction to The theory of computation, Michael sipser, PWS

publishing Company, 1997



The Essence of Compilers, Robin Hunter,Prentice Hal Europe, 1999



Modern Compiler Design, Dick Grune, Henri E. Bal, Et all, John Wiley

(4)

Bahasan Materi Kuliah



_{Pendahuluan: arti dari Kompilasi}



Translator: Compiler dan interpreter



Bahasa Pemrograman



Pembuatan Compiler



Konsep bahasa dan Notasi



Hirarki Comsky



Aturan Produksi



Diagram state



Notasi BNF

(5)

Bahasan Materi Kuliah



Beberapa translator



Struktur Compiler



Lexical Analysis



Analysis Syntax



Analysis Semantics



Error Handling



Optimation

(6)

ARTI KATA TEKNIK

KOMPILASI



Teknik

:



Metode atau Cara



Kompilasi

:



Proses mengabungkan serta menterjermahkan

sesuatu (source program) menjadi bentuk lain



Compile

:



To translate a program written in a high-level

(7)

Translator : Compiler &

Interpreter

Translator

:



Adalah suatu program dimana mengambil input

sebuah program yang ditulis pada satu bahasa

program (source language) ke bahasa lain (The

object on target language)



Jika source language adalah high level language,

seperti cobol, pascal, fortran maka object

language adalah low-level language atau mesin

language. Translator seperti ini disebut

(8)

Kenapa perlu

Translator ?

 _{Dengan bahasa mesin adalah bahasa bentuk bahasa}

terendah komputer, berhubungan langsung dengan bagian bagian komputer seperti bits, register & sangat primitive

 _{Jawaban atas pertanyaan ini akan membingungkan bagi}

programmer yang membuat program dengan bahasa mesin.

 _{Bahasa mesin adalah tidak lebih dari urutan 0 dan 1}

 _{Instruksi dalam bahasa mesin bisa saja dibentuk menjadi} micro-code, semacam prosedur dalam bahasa mesin

(9)

Ada Beberapa Translator

1. Assembler

Source code adalah bahasa assembly, Object code adalah bahasa mesin

2. Compiler

Source code adalah bahasa tingkat tinggi, object code adalah bahasa mesin atau bahasa assembly. Source code dan data diproses berbeda

*.asm

_*.asm

Assembler

_Assembler

_{.exe /.com}

Object code

(10)

3. Interpreter

Interpreter tidak menghasilkan bentuk object code, tetapi hasil translasinya hanya dalam bentuk internal, dimana program induk harus selalu ada-berbeda dengan compiler

Source code

_{Source code}

Translator

_Translator

Hasil

_Hasil

Data

_Data

Compile_Compile

r

_r

(11)

Translator : Compiler & Interpreter

OBJECT PROGRAM

Source

Program

Compiler

(12)

COMPILER vs INTERPRETER



Compiler bisa menangkap berbagai kesalahan dalam 1 program

kode sumber secara sekaligus. Kalau Interpreter cuma bisa

menangkap beberapa kesalahan pada 1 baris kode sumber pada

suatu saat



Biasanya program yang dihasilkan compiler lebih cepat dari

waktu pelaksanaan program dengan interpreter.



Kalau compiler menghasilkan kode antara (misal object code)

dan harus digabungkan / dilink menjadi bentuk yang dapat

dijalankan mesin / komputer (executable). Kalau Interpreter

biasanya tidak menghasilkan kode antara.



Kalau hendak menjalankan program hasil kompilasi bisa

(13)

COMPILER vs INTERPRETER



Kalau dengan kompiler, maka pembuatan kode yang bisa dijalankan

mesin dilakukan dalam 2 tahap terpisah, yaitu parsing / pembuatan

kode objek dan linking / penggabungan kode objek dengan library.

Kalau interpreter tidak ada proses terpisah.



Kalau compiler membutuhkan linker untuk menggabungkan kode

objek dengan berbagai macam library demi menghasilkan suatu kode

yang bisa dijalankan oleh mesin. Kalau interpreter tidak butuh linker.



Interpreter cocok untuk membuat / menguji coba modul / sub-routine /

program-program kecil. Kalau compiler agak repot karena untuk

mengubah suatu modul / kode objek kecil, maka harus dilakukan

proses linking / penggabungan kembali semua objek dengan library

yang diperlukan.



Pada kompiler bisa dilakukan optimisasi / peningkatan kwalitas kode

(14)

Proses kompilasi

dikelompokkan ke dalam

dua kelompok besar :

1. analisa

: program sumber

dipecah-pecah dan dibentuk

menjadi bentuk antara (

inter-mediate representation

)

2. sintesa

: membangun program

(15)

(16)

Penganalisa Leksikal



membaca program sumber, karakter demi

karakter. Sederetan (satu atau lebih) karakter

dikelompokkan menjadi satu kesatuan mengacu

kepada

pola kesatuan kelompok karakter

(

token

)

yang ditentukan dalam

bahasa sumber

. Kelompok

karakter yang membentuk sebuah token

dinamakan

lexeme

untuk token tersebut. Setiap

token yang dihasilkan disimpan di dalam

tabel

simbol

. Sederetan karakter yang tidak mengikuti

pola token akan dilaporkan sebagai

token tak

(17)

Penganalisa Sintaks



memeriksa kesesuaian

pola deretan token

dengan aturan sintaks yang ditentukan dalam

bahasa sumber

. Sederetan token yang tidak

mengikuti aturan sintaks akan dilaporkan

sebagai

kesalahan sintaks

(

sintax error

).

Secara logika deretan token yang

(18)

Penganalisa Semantik



memeriksa token dan ekspresi dari

batasan-batasan yang ditetapkan. Batasan-batasan-batasan

tersebut misalnya :

a. panjang maksimum token

identifier

adalah 8

karakter,

b. panjang maksimum ekspresi tunggal adalah 80

karakter,

c. nilai bilangan bulat adalah -32768 s/d 32767,

d. operasi aritmatika harus melibatkan

(19)

Pembangkit Kode Antara



membangkitkan kode antara (

intermediate code

)

berdasar-kan pohon parsing. Pohon parse selanjutnya

diterjemahkan oleh suatu penerjemah yang dinamakan

penerjemah berdasarkan sintak

(

syntax-directed

translator

). Hasil penerjemahan ini biasanya merupakan

perintah tiga alamat

(

three-address code

) yang merupakan

representasi program untuk suatu

mesin abstrak

. Perintah

tiga alamat bisa berbentuk

quadruples

(

op, arg1, arg2,

result

),

tripels

(

op, arg1, arg2

). Ekspresi dengan satu

(20)

Pengoptimal kode



melakukan optimasi (penghematan

space

(21)

Pembangkit Kode Mesin



membangkitkan kode dalam bahasa target

(22)

(23)

View dari programmer

(24)

Mesin View

(25)

Pembuatan compiler

Bahasa mesin



Sangat sukar dan sangat sedikit

kemungkinannya untuk membuat

compiler dengan bahasa ini, karena

manusia susah mempelajari bahasa

mesin,



Sangat tergantung pada mesin,

(26)

Pembuatan compiler

Assembly



Hasil dari program mempunyai Ukuran yang

relatif kecil



Sulit dimengerti karena statement/perintahnya

singkat-singkat, butuh usaha yang besar untuk

membuat

(27)

Pembuatan compiler

Bahasa Tingkat Tinggi (high level language)



Lebih mudah dipelajari



Fasilitas yang dimiliki lebih baik (banyak)



Memiliki ukuran yang relatif besar, misal membuat compiler

pascal dengan menggunakan bahasa C



Untuk mesin yang berbeda perlu dikembangkan

tahapan-tahapan tambahan.

(28)

Pembuatan compiler

BootStrap



Untuk membangun sesuatu yang besar,

(29)

BootStrap



_{PO dibuat dengan assembly,}



_{P1 dibuat dari P0, dan}



_{P2 dibuat dari P1, jadi compiler untuk bahasa P dapat dibuat tidak}

harus dengan menggunakan assembly secara keseluruhan

Po

_Po

P

1

(30)

Contoh dari source program

ke dalam kode mesin

Source code Assembly Language Machine language

Actual machine code

(31)

(32)

DEFINISI “bahasa

sumber”



Bahasa adalah kumpulan kalimat. Kalimat adalah rangkaian

kata. Kata adalah unit terkecil komponen bahasa yang tidak

bisa dipisah-pisahkan lagi.



Kalimat-kalimat : ‘

Seekor kucing memakan seekor tikus.

’

dan ‘

Budi menendang sebuah bola.

’

adalah dua contoh

kalimat lengkap Bahasa Indonesia. ‘

A cat eats a mouse

’

dan

‘

Budi kick a ball.

’ adalah dua contoh kalimat lengkap

Bahasa Inggeris. ‘

if a2 < 9.0 then b2 := a2+a3;

’

dan ‘

for i :=

start to finish do A[i] := B[i]sin(ipi/16.0).

’ adalah dua contoh

kalimat lengkap dalam Bahasa Pemrograman Pascal.



Dalam bahasa pemrograman

kalimat

lebih dikenal sebagai

(33)

Bahasa Tingkat Tinggi

(Pemrograman )

 _{Bahasa yang lebih dikenal oleh manusia, maksudnya adalah}_statement

yang digunakan menggunakan bahasa yang dipakai oleh manusia (inggris),

 _{Bahasa pemrograman didefinisikan dengan menentukan bentuk}

programnya (sintak) dan arti programnya (semantik)

 _{Memberikan fasilitas yang lebih banyak, seperti struktur kontrol program}

yang terstruktur, blok-blok serta prosedur dan fungsi-fungsi

 _{Progam mudah untuk di koreksi (debug)}  _{Tidak tergantung pada salah satu mesin}

 _{Kontrol struktur seperti : kondisi (if .. Then.. Else ), perulangan (For,}

(34)

(35)

Sumber perancangan bahasa



Konstruksi yang diturunkan dari bahasa

alami, karena bahasa alami dapat digunakan

sebagai panduan untuk perancangan sintaks



Matematika, misal untuk perancangan

operasi aritmatika

(36)

Tujuan perancangan bhs

program

_

_{Komunikasi dengan manusia}



Pencegahan dan deteksi kesalahan



Usability



Efektifitas pemrograman



Compilability (mengurangi

kompleksitas,mis:penggunaan bracket)



Efisiensi dengan meminimalisir

(37)

Tujuan perancangan bhs

program(2)

_

_{Machine independent}



Simplicity :penyederhanaan komponen

bahasa program



Orthogonality : kumpulan primitive

(38)

Struktur Ekspresi

Metode pengurutan evaluasi dalam

ekspresi :



Explicit Bracketing



Operator binding

Binding adalah asosiasi antara atribut dan

entity atau antara operasi dan simbol.

Binding time adalah waktu yang

(39)

Struktur Data

Empat aspek dalam struktur data



Deklarasi data



Tipe data yang tersedia



Alokasi storage

(40)

Struktur I/O



Format free

langsung ditampilkan sehingga mudah

bagi user untuk memeriksa kebenaran

program. Contoh pada VB.



Formatted

output ditampilkan secara terformat,

(41)

ANDAIKAN...

Anda akan menciptakan sebuah

bahasa program, coba sebutkan

urutan proses yang harus

ditentukan/skenario yang dijalani

untuk menghasilkan bahasa

(42)

1.

Tentukan apa yang diinginkan.

2.

Tentukan feature yang mungkin

3.

Tentukan desain dan sesuaikan dengan featurenya

4.

Tentukan rincian, parsing, dan error checking.

5.

Tuliskan user manual dan help.

6.

Evaluasilah, jika salah mulai lagi dari langkah 3.

7.

Jika sudah benar, optimisasilah dan uji segala

kemungkinan.

8.

Cobakan kepada pengguna, tunggu reaksinya.

9.

Perbaiki bug dan mulai versi baru.

SKENARIO

(43)

Tools Bantu Compiler

 Free Compiler Construction Tools

http://www.thefreecountry.com/developercity/compiler.html

 TASSKAF. Bahasa TASSKAF ini merupakan subset dari Java. Dapat disusun

suatu program ke byte code yang dapat dijalankan di Java Virtual Machine (JVM). Pada site tersebut juga tersedia informasi materi kuliah dengan LEX, YACC http:// rw4.cs.uni-sb.de/~martin/COMP/TK/

 GENTLE. Gentle ini merupakan perangkat bantu (toolkit) modern untuk menulis

compiler dan mengimplemntasikannya pada bahasa tertentu. Perangkat bantu ini mendukung semua proses translasi, dari definisi tree sintaks abstrak, pater

matching, smart traversal dan lain sebagainya. Toolkit ini telah digunakan secara luas di riest dan industri .http://www.first.gmd.de/gentle/

 ELI. Merupakan suatu lingkungan pemrograman yang memungkinkan membuat

(44)

Made by :

Terrence Parr

<almost by himself>

For 15 Years

ANTLR

, ANother Tool for Language Recognition, is a language tool that provides a

framework for constructing recognizers, interpreters, compilers, and translators from

grammatical descriptions containing actions in a variety of

target languages

(45)

IDE SISTEM PEMBELAJARAN

CERDAS

What’s

a Surprise?

Skripsi with

(46)

KONSEP

(47)

Konsep dan Notasi bahasa



_{Teknik Kompilasi merupakan kelanjutan dari konsep-konsep yang}

telah kita pelajari dalam teori bahasa dan automata



_{Thn 56-59 Noam chomsky melakukan penggolongan tingkatan dalam}

bahasa, yaitu menjadi 4 class



_{Penggolongan tingkatan itu disebut dengan hirarki Comsky}



_{1959 Backus memperkenalkan notasi formal baru untuk syntax}

bahasa yang lebih spesifik



_{Peter Nour (1960) merevisi metode dari syntax. Sekarang dikenal}

(48)

Konsep dan Notasi bahasa



_{Tata bahasa (grammar) adalah sekumpulan dari}

himpunan variabel-variabel, simbol-simbol

terminal, simbol non-terminal, simbol awal yang

dibatasi oleh aturan-aturan produksi



_{Aturan produksi adalah pusat dari tata bahasa}

yang menspesifikasikan bagaimana suatu tata

bahasa melakukan transformasi suatu string ke

(49)

Konsep dan Notasi bahasa



_{Syntax : suatu aturan yang memberitahu apakah}

sesuatu kalimat (string) adalah valid dalam

program atau tidak



_{Semantic : suatu aturan-aturan yang}

(50)

Review Mesin Automata



Misal : FSA

Misal :

Ada mesin penjual permen yang

Memuat aturan2 sbb :

Harga Permen Rp.25

Mesin tsb dpt menerima koin

Rp.5 (n),

Rp.10 (d)

Rp.25 (q)

$ = tombol utk mengeluarkan

permen.

Kemungkinan2 yang

(51)

Review Mesin Automata



(52)

(53)

Penggolongan Chomsky

Bahasa

Mesin Automata

Aturan Produksi

Konsep dan Notasi bahasa

Tipe 3 Atau Regular

Finite state automata (FSA) meliputi; deterministic

Finite Automata (DFA) & Non Deterministic Finite Automata (NFA)

 adalah simbol variabel  maksimal memiliki sebuah

simbol variabel yang bila ada terletak diposisi paling kanan

Tipe 2 Atau

Contex Free

Push Down Automata  adalah simbol variabel

Tipe 1 Atau

Contex Sensitive Linier Bounded Automata || <= ||

Tipe 0 Atau

Unrestricted/ Phase Structure/ natural language

(54)

Keterangan



_

menyatakan simbol – simbol yang berada di

ruas kiri aturan produksi



_

menyatakan simbol – simbol yang berada di

ruas kanan aturan produksi



Simbol-simbol terdiri dari simbol terminal dan

non terminal/variabel (masih bisa diturunkan

lagi)



Simbol terminal biasanya dinyatakan dengan

(55)

Aturan Produksi



_{Tipe O}

_{/ Unrestricted: Tidak Ada batasan pada aturan produksi}

Abc



De



_{Tipe 1}

_{/ Context sensitive: Panjang string ruas kiri harus lebih kecil atau sama}

dengan ruas kanan

Ab

_

DeF

CD

_

eF



_{Tipe 2}

_{/ Context free grammar: Ruas kiri haruslah tepat satu simbol variable}

B



CDeFg

D



BcDe



_{Tipe 3}

_{/ Regular: Ruas kanan hanya memiliki maksimal 1 simbol non terminal}

dan diletakkan paling kanan sendiri

A

_

e

A



efg

(56)

Aturan produksi yang tidak

legal !!!



Simbol

E

tidak boleh berada

pada ruas kiri

misal

E



Abd



Aturan produksi yang ruas kirinya

hanya memuat simbol terminal

saja

(57)

Hirarki Comsky

Regular

_Regular

Context free

Context Sensitive

(58)

Contoh Tata Bahasa

Sederhana

 <program>  BEGIN <Statement-list> END

 <Statement-list>  <statement> | <statement>; <statement-list>  <statement>  <var> := <expression>

 <Expression>  <term> | <term><op1> <expression>  <term>  <factor> | <factor> <op2> <term>  <factor>  <var> | <constant>

 <var>  A|B| ….| Z

 <op1>  + | - | =  <op2>  ^ | * | /

 <constant>  <real_number> | <integer_part>  <real_number>  <integer_part> . <fraction>

(59)

Contoh

Begin

A := 1;

(60)

Diagram State



_{Digunakan untuk mendapatkan token,}

mempermudah melakukan analisis lexical



_Token

_{adalah simbol}

_terminal

_{dari teori}

(61)

S

Contoh : suatu tata bahasa memiliki himpunan simbol

terminal/token berikut (ID, PLUS, MINUS, dan INT)

(62)

Notasi BNF (Backus-Nour

Form)

 _{Aturan Produksi bisa dinyatakan dengan notasi BNF}  _{BNF menggunakan abstraksi untuk struktur syntax}

::= sama identik dengan simbol 

| sama dengan atau

< > pengapit simbol non terminal

{ } Pengulangan dari 0 sampai n kali

Misalkan aturan produksi sbb:

E  T | T+E | T-E

T  a

Notasi BNFnya adalah

E ::= <T> | <T> + <E> | <T> - <E>

(63)

Diagram Syntax



_{Alat bantu (tools) dalam pembuatan parser/ analisis sintaksis}



_{Menggunakan simbol persegi panjang untuk non terminal}



_{Lingkaran untuk simbol terminal}

Misalnya

E

_

T | T+E | T-E

T

+

(64)

BNF: <Block> ::= BEGIN <statement> { SEMICOL <statement>}

END

BEGIN

Statement

END

(65)

Kualitas dari

Compiler

 _{Waktu yang dibutuhkan untuk kompilasi; tergantung dari}

 _{Algoritma compiler}



Pembuat (compilator) Compiler itu sendiri

 _{Kualitas dari obyek program yang dihasilkan}

 _{Ukuran yang dihasilkan}

 _{Fasilitas-fasilitas Integrasi yang lainnya}

(66)

Struktur COMPILER

Source pr_{Source pr}ogramogram

Lexical Analysis (scanner)

Syntax Analysis (parser)

Intermediate code

Code Optimization

Code Generation

(67)

Keterangan



_{Lexical Analyzer = scanner, Syntax Analyzer, dan Intermediate Code}

merupakan fungsi Analisis dalam compiler, yang bertugas

mendekomposisi program sumber menjadi bagian-bagian kecil



_{Code generation dan Code optimization adalah merupakan fungsi}

synthesis yang berfungsi melakukan pembangkitan / pembuatan dan

optimasi program (object program)



_{Scanner adalah mengelompok-an program asal/sumber menjadi token}



_{Parser (mengurai) bertugas memeriksa kebenaran dan urutan dari}

(68)

Lexical Analysis (scanner) -

berhubungan dengan bahasa

 _{Mengidentifikasikan semua besaran yang membuat suatu bahasa}  _{Mentransformasikan ke token-token}

 _{Menentukan jenis dari token-token}  _{Menangani kesalahan}

 _{Menangani tabel simbol}

 _{Scanner, didesign untuk mengenali - keyword, operator, identifier}

 _{Token : separates characters of the source language into group that logically}

belong together

 _{Misalnya : konstanta, nama variabel ataupun operator dan delimiter (atau sering}

(69)

Lexical Analysis (

Besaran

_Besaran

leksikal )



Identifier dapat berupa keyword atau nama kunci, seperti

IF..ELSE, BEGIN..END (pada Pascal), INTEGER (pascal),

INT, FLOAT (Bhs C)



Konstanta : Besaran yang berupa bilangan bulat (integer),

bilangan pecahan (float/Real), boolean (true/false),

karakter, string dan sebagainya



Operator; Operator arithmatika ( + - * / ), operator logika ( <

= > )



Delimiter; Berguna sebagai pemisah/pembatas, seperti

kurung-buka, kurung -tutup, titik, koma, titik-dua, titik-koma,

white-space

(70)

Lexical Analysis - Contoh



_{Contoh 1:}

ada urutan karakter yang disebut dengan statement

**fahrenheit := 32 + celcius * 1.8,**

Maka akan diterjemahkan kedalam token-token seperti dibawah ini

identifier

_

fahrenheit

operator

_

:=

integer

_

32 operator penjumlahan

_

+

Identifier

_

celcius

operator perkalian

_

*

(71)

Lexical Analysis - Contoh 2



_{Setiap bentuk dari token di representasi sebagai angka dalam}

bentuk internal, dan angkanya adalah unik



Misalnya

nilai 1 untuk variabel, 2 untuk konstanta, 3 untuk label

dan 4 untuk operator, dst



_{Contoh instruksi :}



_{Kondisi : IF A > B THEN C = D}

_;



_{Maka scanner akan mentransformasikan kedalam token-token,}

(72)

Lexical Analysis - Contoh 2

Token-token ini sebagai inputan untuk syntax Analyser , token-token ini bisa berbentuk pasangan item. Dimana Item pertama menunjukkan alamat atau lokasi dari token pada tabel simbol. Item kedua adalah representasi

(73)

Syntax Analyzer



Pengelompokan token-token kedalam class syntax (bentuk

syntax), seperti procedure, Statement dan expression



Grammar : sekumpulan aturan-aturan, untuk

mendefinisikan bahasa sumber



Grammar dipakai oleh syntax analyser untuk menentukan

struktur dari program sumber

(74)

Syntax Analyzer



Maka Syntax analyser sering disebut dengan

parser



Pohon sintaks yang dihasilkan digunakan untuk

semantics analyser yang bertugas untuk

menentukan ‘maksud’ dari program sumber.



Misalnya operator penjumlahan maka semantics

(75)

Contoh

 _{Terdapat statement :}_{( A + B ) * ( C + D )}

 _{Akan menghasilkan bentuk sintaksis:}

(76)

Syntax tree

 _{Pohon sintaks/ Pohon penurunan (syntax}

tree/ parse tree) beguna untuk

menggambarkan bagaimana memperoleh suatu string dengan cara menurunkan simbol variable menjadi simbol-simbol terminal.

 _Misalnya: _S__AB

A  aA | a

B  bB | B

(77)

Parsing atau Proses

Penurunan

Parsing dapat dilakukan dengan cara :



_{Penurunan terkiri (}

_{leftmost derivation}

_{) : simbol variable yang paling kiri}

diturunkan (tuntas) dahulu



_{Penurunan terkanan (}

_{rightmost derivation}

_{): variable yang paling kanan}

diturunkan (tuntas) dahulu



_{Misalkan terdapat ingin dihasilkan string}

_aabbaa

_dari

(78)

Parsing atau Proses

Penurunan

Penurunan kiri :

S => a

A

S

=> a

SbA

S

=> a

abA

S

=> a

aabba

S

=> aabbaa

Penurunan kanan :

S => aA

S

=> aA

a

=> a

SbA

a

=> a

Sbba

a

(79)

Parsing

Misalnya: S -> aB | bA A -> a | aS |bAA

B -> b | bS | aBB

Penurunan untuk string aaabbabba

Dalam hal ini perlu untuk melakukan percobaan pemilihan aturan produksi yang bisa

(80)

Metode Parsing

Perlu memperhatikan 3 hal:



Waktu Eksekusi



Penanganan Kesalahan



Penanganan Kode

Parsing digolongkan

menjadi:



_Top-Down

Penelusuran dari

root ke leaf

atau dari simbol awal ke simbol terminal

metode ini meliputi:

 Backtrack/backup : Brute Force

 No backtrack : Recursive Descent Parser



_Bottom-Up

(81)

Parsing: Brute force

 _{Memilih aturan produksi mulai dari kiri}

 _{Meng-expand simbol non terminal sampai pada simbol terminal}

 _{Bila terjadi kesalahan (string tidak sesuai) maka dilakukan}_backtrack

 _{Algoritma ini membuat pohon parsing secara top-down, yaitu dengan cara mencoba}

segala kemungkinan untuk setiap simbol non-terminal

 _{Contoh suatu language dengan aturan produksi sebagai berikut}

S  aAd | aB

A  b | c

B  ccd | ddc

(82)

Parsing: Brute force

(i) S (ii) S (iii) S

a A d a A d

b

Terjadi kegagalan (iii), dilakukan back track

(iv) S (v) S (vi) S

aA d a B a B

c c c d

(83)

Parsing: Brute force

Kelemahan

dari metode-metode

brute-force



_{Mencoba untuk semua aturan produksi yang ada sehingga menjadi lambat}

(waktu eksekusi)



_{Mengalami kesukaran untuk melakukan pembetulan kesalahan}



_{Memakan banyak memakan memori, dikarenakan membuat}

_backup

_lokasi

backtrack



_{Grammar yang memiliki R}

_{ekursif Kiri}

_{tidak bisa diperiksa, sehingga harus}

diubah dulu sehingga tidak rekursif kiri, Karena rekursif kiri akan mengalami

(84)

Brute force : Contoh

Terdapat grammar/tata bahasa G = (V,T,P,S), dimana

V= (“E”,”T”,”F”) Simbol NonTerminal (variable) T= (“i”,”*”,”/” ,”+”,”-”) Simbol Terminal

S=”E” Simbol Awal / Start simbol String yang diinginkan adalah i * i

aturan produksi (P) yang dicobakan adalah 1. E  T | T + E | T - E

T _ F | F * T | F / T F  i

(85)

Brute force : Contoh

2. E  T | E+T | E-T

T  F | T* F | T / F

F _ i

accept (diterima)

 _{Meskipun ada rekursif kiri, tetapi tidak diletakkan sebagai aturan yang paling kiri}

3. E _ E+T | E-T | T T  T* F | T / F | F

F  i

(86)

Brute force : Aturan

produksi

_{Aturan Produksi yang rekursif memiliki ruas kanan (hasil produksi) yang memuat}

simbol variabel pada ruas kiri

Sebuah produksi dalam bentuk

A   A merupakan produksi rekursif kanan

 = berupa kumpulan simbol variabel dan terminal

contoh: S  d S

B  ad B

bentuk produksi yang rekursif kiri

A  A  merupakan produksi rekursif Kiri

contoh: S  S d

(87)

Aturan produksi : Brute

force

Produksi yang rekursif kanan akan menyebabkan penurunan

tumbuh kekanan, Sedangkan produksi yang rekursif kiri akan

menyebabkan penurunan tumbuh ke kiri.

(88)

Aturan produksi : Brute force

Dalam Banyak penerapan tata-bahasa,

rekursif kiri

tidak diinginkan,

Untuk menghindari penurunan kiri yang looping, perlu dihilangkan sifat

rekursif, dengan langkah-langkah sebagai berikut:



_{Pisahkan Aturan produksi yang rekursif kiri dan yang tidak; misalnya}

Aturan produksi yang rekursif kiri

A

_

A

_

1 | A

_

2 | ... | A

_

n

Aturan produksi yang

tidak

rekursif kiri

(89)

Aturan produksi : Brute force



_{lakukan per-ganti-an aturan produksi yang rekursif kiri, sebagai}

berikut:

1. A

_

1 Z |

_

2 Z | ... |

_

n Z

2 Z

_

1 |

_

2 | ... |

_

n

(90)

Aturan produksi : Brute

force

 _{Pergantian dilakukan untuk setiap aturan produksi dengan simbol ruas kiri yang sama, bisa muncul}

variabel Z1, Z2 dst, sesuai dengan variabel yang menghasilkan rekurisif kiri

Contoh: Tata Bahasa Context free S _ Sab | aSc | dd | ff | Sbd

 _{Pisahkan aturan produksi yang rekursif kiri}

S _ Sab | Sbd

Ruas Kiri untuk S: _1=ab , _2=bd

 _{Aturan Produksi yang tidak rekursif kiri}

S _ aSc | dd | ff

(91)

Aturan produksi : Brute

force

_

Langkah berikutnya adalah penggantian yang rekursif kiri

S  Sab | Sbd, dapat digantikan dengan

1. S  aScZ1 | ddZ1 | ffZ1

2. Z1  ab | bd

3. Z1  abZ1 | bdZ1

 _{Hasil akhir yang didapat setelah menghilangkan rekursif kiri adalah sebagai}

Berikut:

S  aSc | dd | ff

S  aScZ1 | ddZ1 | ffZ1

Z1  ab | bd

(92)

Aturan produksi :

Brute force

 _{Kalau pun tidak mungkin menghilangkan rekursif kiri dalam penyusunan aturan}

produksi maka produksi rekursif kiri diletakkan pada bagian belakang atau terkanan, hal ini untuk menghindari looping pada awal proses parsing

 _{Metode ini jarang digunakan, karena semua kemungkinan harus ditelusuri,}

sehingga butuh waktu yang cukup lama serta memerlukan memori yang besar untuk penyimpanan stack (backup lokasi backtrack)

(93)

Parsing: Recursive

Descent Parser

Parsing dengan Recursive Descent Parser

 _{Salah satu cara untuk meng-aplikasikan bahasa context free}

 _{Simbol terminal maupun simbol variabelnya sudah bukan sebuah karakter}

 _{Besaran leksikal sebagai simbol terminalnya, besaran syntax sebagai simbol variablenya /non}

terminalnya

 _{Dengan cara penurunan secara recursif untuk semua variabel dari awal sampai ketemu}

terminal

 _{Tidak pernah mengambil token secara mumdur (back tracking)}

(94)

Aturan Produksi memakai

Recursif Descent :



Semua simbol variabel dijadikan prosedur/fungsi



Jika ketemu simbol terminal pada aturan produksi , maka

panggil prosedurnya



Penelusuran bersifat top down mengikuti sintaks sesuai

pola pada diagram sintaks



Fungsi/prosedur ditulis untuk setiap non terminal dari

suatu produksi. Setiap fungsi/prosedur akan

melemparkan nilai benar atau salah bergantung pada

apakah fungsi tersebut mengenali substring yang

(95)

Contoh :

Grammar dengan BNF :

<program> ::= t_PROG t_ID t_SEMICOL <block> t_DOT

<block> ::= t_BEGIN <statement> {t_SEMICOL <statement>} t_END

<statement> ::= t_ID t_ASS <simple exp> |

t_IF <exp> t_THEN <statement>|

t_IF <exp> t_THEN <statement> t_ELSE <statement>

<exp> ::= <simple_exp> t_EQ <simple exp> |

(96)

(97)

(98)

Semantics Analyser



_{Proses ini merupakan proses kelanjutan dari proses kompilasi}

sebelumnya, yaitu analisa leksikal (scanning) dan analisa sintaks

(parsing)



_{Bagian terakhir dari tahapan analisis adalah analisis semantik}



_{Memanfaatkan pohon sintaks yang dihasilkan dari}

_parsing



_{Proses analisa sintak dan analisa semantik merupakan dua}

(99)

Semantics Analyser

Contoh : A := ( A+B) * (C+D)



_Parser

_{hanya akan mengenali simbol-simbol ‘:=‘, ‘+’,}

dan ‘*’, parser tidak mengetahui makna dari

simbol-simbol tersebut



_{Untuk mengenali makna dari simbol-simbol tersebut,}

(100)

Semantics Analyser

Untuk mengetahui makna, maka routin ini akan memeriksa:



_{Apakah variabel yang ada telah didefinisikan sebelumnya}



_{Apakah variabel-variabel tersebut tipenya sama}



_{Apakah operand yang akan dioperasikan tersebut ada nilainya,}

dan seterusnya



_{Menggunakan tabel simbol}



_{Pemeriksaan bisa dilakukan pada tabel}

_identifier

_{, tabel}

_display

_,

(101)

Semantics Analyser

Pengecekan yang dilakukan dapat berupa:

 _{Memeriksa penggunaan nama-nama (keberlakuannya)}  _Duplikasi

Apakah sebuah nama terjadi pendefinisian lebih dari dua kali. Pengecekan dilakukan pada bagian pengelolaan block

 _Terdefinisi

Apakah nama yang dipakai pada program sudah terdefinisi atau belum. Pengecekan dilakukan pada semua tempat kecuali block

 _{Memeriksa tipe}

Melakukan pemeriksaan terhadap kesesuaian tipe dalam statement - statement

(102)

Semantics Analyser

Contohnya;



_{expresi yang mengikut}

_IF

_{berarti tipenya boolean, akan diperiksa tipe}

identifier

dan tipe ekspresinya



_{Bila ada operasi antara dua operand maka}

_{tipe operand}

_{pertama harus bisa}

dioperasikan dengan

operand

yang kedua

Analisa Semantic

sering juga digabungkan dengan

intermediate code

yang

akan menghasilkan

output intermediate code

.

(103)

Intermediate Code

 _{Memperkecil usaha dalam membuat compilator dari sejumlah bahasa ke}

sejumlah mesin

 _{Lebih Machine Independent, hasil dari intermediate code dapat digunakan lagi}

pada mesin lainnya

 _{Proses Optimasi lebih mudah. Lebih mudah dilakukan pada intermediate code}

dari pada program sumber (source program) atau pada kode assembly dan kode mesin

 _{Intermediate code ini lebih mudah dipahami dari pada kode assembly atau kode}

mesin

 _{Kerugiannya adalah melakukan 2 kali transisi, maka dibutuhkan waktu yang}

(104)

Intermediate Code

Ada dua macam intermediate code yaitu Notasi Postfix dan N-Tuple

Notasi POSTFIX

<Operand> <Operand> < Operator> Misalnya :

( a +b ) * ( c+d ) maka Notasi postfixnya

ab+ cd+ *

Semua instruksi kontrol program yang ada diubah menjadi notasi postfix, misalnya

(105)

POSTFIX

Diubah ke postfix menjadi ;

<expr> <label1>

BZ

<stmt1> <label2>

BR

< stmt2>

BZ : Branch if zero (salah)

BR: melompat tanpa harus ada kondisi yang ditest

(106)

POSTFIX

Contoh :

IF

a > b

THEN

c := d

ELSE

c := e

Dalam bentuk Postfix

11 a 19

(107)

POSTFIX

Contoh:

WHILE <expr> DO <stmt>

Diubah ke postfix menjadi ; <expr> <label1> BZ <stmt> <label2> BR Instruksi : a:= 1

WHILE a < 5 DO a := a + 1 Dalam bentuk Postfix

(108)

TRIPLES NOTATION

Notasi pada triple dengan format

<operator> <operand> <operand>

Contoh:

A := D * C + B / E

Jika dibuat intermidiate code triple: 1. * , D, C

2. /, B, E 3. +, (1), (2) 4. :=, A, (3)

(109)

TRIPLES NOTATION

(110)

TRIPLES NOTATION

Kelemahan dari notasi triple adalah sulit pada saat melakukan

optimasi, maka dikembangkan Indirect triples yang memiliki dua list; list instruksi dan list eksekusi. List Instruksi berisikan notasi triple, sedangkan list eksekusi mengatur eksekusinya; contoh

A := B + C * D / E F := C * D

List Instruksi List Eksekusi

(111)

Quardruples Notation

Format dari quardruples adalah

<operator> <operand> <operand> <result>

Result atau hasil adalah temporary variable yang dapat ditempatkan pada memory atau

register . Problemnya adalah bagaimana mengelola temporary variable seminimal mungkin

Contoh:

A := D * C + B / E

Jika dibuat intermidiate codenya : 1. * , D, C, T1

(112)

Quardruples Notation

 _{Hasil dari tahapan anlisis diterima oleh code}

generator (pembangkit kode)

 _{Intermediate code ditansfromasikan kedalam}

bahasa assembly atau mesin

 _Misalnya

(113)

Code Generator

hasil dari code generator akan diterima oleh code optimation , Misalnya untuk kode assembly diatas dioptimasikan menjadi:

(114)

Perjalanan sebuah intruksi

(115)

Error Handling



_{Kesalahan Program}



_{Penanganan Kesalahan}



_{Reaksi Compiler Pada kesalahan}



_{Error Recovery}

(116)

Kesalahan Program

Kesalahan Program dapat

berupa



_Kesalahan

_leksikal



_Kesalahan

_Sintaks

(117)

Error Handling - Kesalahan

Program

Kesalahan Program dapat berupa

 _Kesalahan_leksikal

 _{Kesalahan dalam mengetik/mengeja}

 _{Misal THEN dituliskan dengan TEN atau THN}

 _Kesalahan_Sintaks

 _{misalnya dalam operasi aritmatika dengan tanda kurung yang jumlahnya kurang,}

contoh

 _{A:= X + (B * (C+D)}

(118)

Error Handling - Kesalahan

Program



_Kesalahan

_Semantics



_{Tipe data yang salah}

Contoh : int c;

c = 1.5 * 0.78



_{Variable belum didefinisikan}

Misal :

B := B + 1

(119)

Error Handling - Penanganan

Kesalahan

Langkah-langkah:



_{Mendeteksi kesalahan}



_{Melaporkan kesalahan}

(120)

Error Handling - Penanganan

Kesalahan



_{Misal: compiler menemukan kesalahan, yang bisa meliputi}



_{Kode kesalahan}



_{Pesan Kesalahan dalam bahasa alami}



_{Nama dan atribut identifier}



_{contoh : error 162 Jumlah: Unknow identifier}



_{Dapat diartikan: Kode kesalahan =162, pesan kesalahan =}

(121)

Error Handling - Reaksi

terhadap Kesalahan

Ada Beberapa reaksi yang dilakukan oleh compiler



_{Reaksi-reaksi yang tidak dapat diterima}



_{Reaksi yang benar, tapi kurang dapat diterima dan kurang}

(122)

Error Handling - Reaksi

terhadap Kesalahan

Ada Beberapa reaksi yang dilakukan oleh compiler



_{Reaksi-reaksi yang tidak dapat diterima}

 _{Compilator crash}_{: Berhenti atau hang}

 _{Looping :}_{compilator tidak bisa berhenti (infinite/onbounded loop)}  _{Menghasilkan Obyek program yang salah : berbahaya, bisa}

(123)

Error Handling - Reaksi

terhadap Kesalahan

Ada Beberapa reaksi yang dilakukan oleh compiler



_{Reaksi yang benar, tapi kurang dapat diterima dan kurang}

bermanfaat

 _{Compilator menemukan kesalahan pertama, melaporkannya, lalu berhenti}

(halt)

 _{Pemrogram membuang waktu untuk melakukan pengulangan compilasi}

(124)

Error Handling - Reaksi

terhadap Kesalahan

 _{Reaksi-reaksi yang dapat diterima}

 _{Reaksi yang sudah dapat dilakukan ;}_Compilator_{melaporkan Error}

 _{Recovery : Pemulihan}

 _Repair _{: Perbaikan}

 _{Reaksi yang belum dapat dilakukan}

 _{Compiler mengkoreksi kesalahan}

 _{Menghasilkan obyek program sesuai yang diinginkan pemrogram}

 _{Compiler memiliki kemampuan untuk ‘mengetahui’ maksud dari pemrogram}

(125)

Error Handling - Error

Recovery

Bertujuan mengembalikan parser ke kondisi stabil agar supaya dapat melanjutkan proses parsing ke posisi selanjutnya.

 _{Mekanisme Ad Hoc}

 _{Recovery yang dilakukan tergantung dari si pembuat compiler}  _{Tidak terikat pada suatu aturan tertentu}

 _{Disebut juga dengan istilah}_{purpose error recovery}

 _{Syntax directed Recovery}

misal begin

(126)

Error Handling - Error

Recovery

Pada contoh diatas, compiler akan mengenali sebagai (dalam Notasi BNF)

begin <statement> ? , statement> ; <statement> end; ? Akan diperlakukan sebagai ‘;’

Second Error Recovery : untuk melokalisir kesalahan

 Panic Mode

 Maju terus sampai ketemu delimiter  _{Contoh : IF A = 1 Kondisi := true;}

 Pada kondisi diatas THEN tidak ada, compiler melanjutkan sampai ketemu delimiter (;)

 Unit Deletion

 Menghapus keseluruhan suatu unit sintaksik (misalnya : <block>, <exp>, <statement>

dan sebagainya

(127)

Error Handling - Error

Recovery



Context Sensitive Recovery



_{Berkaitan dengan semantics}



_{contoh : B := ‘Budi Luhur’}



_{Pada awal program variabel B belum dideklarasikan, maka}

(128)

Error Handling - Error repair

Memperbaiki kesalahan dan membuat source program valid (memodifikasi)

 _{Mekanisme Ad Hoc}

 _{Tergantung pada sipembuat compiler}

 _{Syntax directed Repair}

 _{Menyisipkan / membuang simbol terminal yang}

dianggap hilang atau yang menyebabkan error

 _{contoh WHILE A < 1}

I := I = 1;

(129)

Error Handling - Error repair

 _{Contoh lain}

Procedure Increment ; begin

x := X + 1 end;

end;

 _{Kelebihan simbol}_end_{, yang menyebabkan}

(130)

Error Handling - Error repair

 _{Context Sensitive Repair}

 _{Tipe identifier: membuat}_{identifier dummy} var A : String

begin A := 0;

end

maka compilator akan memperbaiki kesalahan dengan membuat identifier baru , misalnya B bertipe integer

 _{Spelling Repair: memperbaiki kesalahan pengetikan pada identifier, misalnya:} WHILLE A = 1 DO

(131)

Teknik Optimasi



_{Dependensi Optimasi}



_{Optimasi Lokal}



_{Optimasi Global}



_{Dependensi Optimasi}

bertujuan untuk menghasilkan kode program yang berukuran lebih kecil dan lebih cepat

 _{Machine Dependent Optimizer}

(132)

Teknik Optimasi :

Optimasi Lokal

Optimasi Lokal : adalah optimasi yang dilakukan hanya pada suatu blok dari source code, dengan cara:

 _Folding

menganti konstata atau ekpresi yang bisa dievaluasi pada saat compile time dengan nilai komputasinya. Misalnya:

A := 2 + 3 + B bisa diganti dengan A:= 5 + B 5 dapat mengantikan ekspresi 2 + 3

 _{Redundant-Subexpression Elimination}

hasilnya digunakan lagi dari pada dilakukan computasi ulang, contoh: A:= B + C

(133)

Teknik Optimasi :

Optimasi Lokal



_{Optimasi dalam sebuah Iterasi}

 _{Loop Unrrolling}_{:Menganti suatu}_loop_{dengan menulis statement yang}

ada dalam loop ditulis beberapa kali

 _{Karena sebuah iterasi pada implemnetasi ke level rendah, memerlukan :}

 _{Inisialisasi nilai awal, pada loop dilakukan sekali pada saat permulaan}

eksekusi loop

 _{Penge-test-an, apakah variabel loop telah mencapai kondisi terminasi}

 _{Adjustment yaitu: penambahan atau pengurangan nilai pada variabel loop}

dengan jumlah tertentu

(134)



_{Contoh :}

FOR I := 1 to 2 DO A[I] := 0;

dapat dioptimasikan menjadi

A[1] := 0; A[2] := 0;



_{Frequency Reduction: Pemindahan statement ke tempat yang lebih}

jarang dieksekusi, contoh

FOR I:= 1 to 10 DO X := 5

BEGIN FOR I:= 1 to 10 DO X := 5 BEGIN

A := A + 1 A := A + 1 END: END:

Teknik Optimasi : Optimasi

Lokal

(135)

Teknik Optimasi :

Optimasi Lokal

 _{Strength Reduction}



_{Penggantian suatu operasi dengan operasi lain yang lebih cepat}

dieksekusi



_{misalnya: pada komputer operasi perkalian memerlukan waktu eksekusi}

lebih banyak dari pada operasi penjumlahan



_{contoh lain}

A:= A + 1



_{dapat digantikan dengan}

(136)

Teknik Optimasi : Optimasi

GLobal

Optimasi global biasanya dilakukan dengan suatu graph terarah yang menunjukkan jalur yang mungkin selama eksekusi program