compiler-Lua

Compilador para a linguagem Lua 5.1 desenvolvido na disciplina de Compiladores ministrada por Alberto Alexandre Miranda.

FASE 1 — Análise Léxica: Implementação de um analisador léxico para Lua usando JavaCC.

Analisador léxico para Lua implementado com JavaCC. Lê um script .lua e gera um arquivo de saída com os tokens identificados no formato CLASSE valor.

Tokens reconhecidos: palavras-chave, identificadores, números (com notação científica), strings, operadores, delimitadores e símbolos especiais. Comentários (--) e espaços em branco são ignorados.

Como executar

# A partir do diretório lab1-lexicalAnalysis/
javacc LexicalAnalysis.jj
javac *.java
java MyParser file-name.lua > saida-amostra-lab1.tokens

A saída do analisador será gravada em output.txt.

Para atender os requisitos de estrutura do projeto na próxima fase, deve rodar o comando abaixo:

printf '$ $\n' >> output.txt

O comando acima adiciona uma linha contendo dois símbolos $, separada por espaço. Ela é usada como marcação final no arquivo de saída, conforme o formato exigido pela próxima fase do projeto.

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FASE 2 — Construção da Gramática: parser LR(1) para um subconjunto de Lua 5.1

Nesta etapa foi construída a gramática da linguagem e a tabela LR(1) utilizada pelo parser sintático. O objetivo é reconhecer uma versão intermediária de Lua 5.1 com comandos, expressões, chamadas de função e construtores de tabela.

Arquivos principais

• lab2-buildingGrammar/parserLR/gramatica.conf — arquivo com as produções da gramática.
• lab2-buildingGrammar/parserLR/tabela_lr1.conf — tabela LR(1) linearizada usada pelo parser.
• lab2-buildingGrammar/parserLR/src/ — implementação do parser em C++.
• lab2-buildingGrammar/lineariza-tabela.js — script auxiliar para linearizar a tabela a partir da visualização HTML.

O que a gramática cobre

A gramática inclui construções como:

• comandos de controle: if, elseif, else, while
• declarações: local, return, function
• expressões aritméticas, relacionais e lógicas
• chamadas de função
• acesso por campo e índice
• construtores de tabela com { ... }

Como executar

A partir do diretório lab2-buildingGrammar/:

g++ src/*.cpp -o bin/parser
bin/parser < file-output.txt 2> resposta.txt 

A saída é redirecionada para resposta.txt, que pode conter mensagens do parser ou o resultado esperado pela disciplina.

FASE 3 — Análise Semântica: contrução do Interpretador e Avaliador

Nesta etapa, o compilador passa a interpretar e dar significado à Árvore de Sintaxe Abstrata (AST) gerada pelo parser, transformando-se num motor de execução capaz de calcular resultados reais em C++11.

O que foi implementado

• Tipagem Estrita e Coerção: Validação de tipos em tempo de compilação para INT, FLOAT e BOOL, incluindo coerção automática de INT para FLOAT em operações matemáticas mistas.
• Memória e Escopos Dinâmicos: Suporte estruturado para variáveis locais e parâmetros de função, garantindo que o escopo (shadowing) funcione perfeitamente em blocos aninhados.
• Controle de Fluxo Funcional: Avaliação dinâmica para ramificações condicionais (if, elseif, else) e laços de repetição (while).
• Segurança de Execução: Travas contra divisões por zero e verificação de variáveis não inicializadas (com fallback seguro para evitar Segmentation Fault).
• Formatação de Saída: O último valor retornado ou atribuído é impresso com formatação rigorosa (FLOAT com 2 casas decimais, BOOL como true/false).

Como executar

A partir do diretório do Lab 3, compile o projeto utilizando o Makefile:

make clean
make

O analisador recebe os parâmetros de entrada da função simulada diretamente via linha de comando, logo após os arquivos de configuração do parser.

# Exemplo passando os parâmetros '10' e '5' para o script
./compilador gramatica-1/gramatica-1.site gramatica-1/tabela_lr1.conf 10 5 < ins/arquivo_de_teste.tokens

Como executar (Bateria de Testes Automatizados)

Para facilitar a validação e garantir que a AST é interpretada corretamente sem poluir o terminal, foi criado um script integrado no Makefile.

Ele processa todos os ficheiros de teste na pasta de entradas e exibe apenas o valor retornado ou os erros semânticos encontrados. Ele inclui um mecanismo de timeout (2s) para identificar e interromper testes com Loops Infinitos.

make test

Fase 4: Geração de Frame e Alocação de Memória

O objetivo desta etapa é construir a infraestrutura da arquitetura de ativação de funções, realizando o cálculo do Frame de Execução e planeando a alocação de variáveis na memória (Frame) ou em pseudo-registradores, a partir da Árvore de Sintaxe Abstrata (AST).

Nota: Conforme os requisitos desta fase, a Análise Semântica (Fase 3) foi desativada na rotina de execução principal (sol.cpp) para isolar os testes e o funcionamento do cálculo estrutural de memória.

O que foi implementado

Para suportar o planeamento de memória e a passagem de parâmetros, as seguintes extensões foram implementadas na infraestrutura do compilador:

• Classe FrameFuncao: Criada a classe responsável por analisar a AST da função e calcular o seu escopo de memória. Ela determina os seguintes valores estruturais:

  • tamanho_frame: Total de bytes alocados (mínimo de 40 bytes para controlo de contexto + 8 bytes por variável que vai para a memória).
  • n_param_entrada: Quantidade de parâmetros recebidos na declaração da função.
  • n_maximo_param_saida: O maior número de argumentos enviados numa chamada de função interna.
  • n_pseudo_registradores: Total de variáveis internas otimizadas que não escapam para a memória.
  • n_variaveis_no_frame: Total de variáveis locais que sofrem escape e precisam de ser guardadas na RAM.

• Escape Analysis e Mapeamento (FrameAcesso): O nó que representa a variável na AST (Fator) passou a contar com uma propriedade polimórfica FrameAcesso, que é atribuída seguindo uma rigorosa análise de escape:

  • FrameAcessoNoFrame: Variáveis que são passadas como parâmetros para outras funções "escapam" do escopo estrito local. Estas são alocadas na memória em posições negativas (ex: FP-40, FP-48), em blocos de 8 bytes.
  • FrameAcessoTemp: Variáveis que não "escapam" são alocadas em pseudo-registradores, recebendo IDs numéricos sequenciais (a partir de 1).
  • Garantia de Ordem: O código rastreia as variáveis (via std::vector) pela exata ordem de declaração no código fonte, garantindo que a numeração dos pseudo-registradores respeita a ordem de aparecimento ditada pelos requisitos do projeto.
  • Os parâmetros de entrada assumem posições no frame anterior (ex: FP+8, FP+16). Todas as referências subsequentes a uma variável partilham o mesmo apontador em memória.

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Como executar

A partir do diretório do Lab 3, compile o projeto utilizando o Makefile:

# Limpa binários e objetos de compilações anteriores
make clean

# Compila o projeto e gera o executável 'compilador'
make test-lab4 

# OU
./compilador gramatica-1/gramatica-1.site gramatica-1/tabela_lr1.conf < lab4-frame/ins/arquivo.tokens