Um compilador é um programa de computador (ou um grupo de programas) que, a partir de um código fonte escrito em uma linguagem compilada, cria um programa semanticamente equivalente, porém escrito em outra linguagem, código objeto. Classicamente, um compilador traduz um programa de uma linguagem textual facilmente entendida por um ser humano para uma linguagem de máquina, específica para um processador e sistema operacional. Atualmente, porém, são comuns compiladores que geram código para uma máquina virtual que é, depois, interpretada por um interpretador. Ele é chamado compilador por razões históricas; nos primeiros anos da programação automática, existiam programas que percorriam bibliotecas de sub-rotinas e as reunia juntas, ou compilava, as subrotinas necessárias para executar uma determinada tarefa.
O nome "compilador" é usado principalmente para os programas que traduzem o código fonte de uma linguagem de programação de alto nível para uma linguagem de programação de baixo nível (por exemplo, Assembly ou código de máquina). Contudo alguns autores citam exemplos de compiladores que traduzem para linguagens de alto nível como C. Para alguns autores um programa que faz uma tradução entre linguagens de alto nível é normalmente chamado um tradutor, filtro ou conversor de linguagem. Um programa que traduz uma linguagem de programação de baixo nível para uma linguagem de programação de alto nível é um descompilador. Um programa que faz uma tradução entre uma linguagem de montagem e o código de máquina é denominado montador (assembler). Um programa que faz uma tradução entre o código de máquina e uma linguagem de montagem é denominado desmontador (disassembler). Se o programa compilado pode ser executado em um computador cuja CPU ou sistema operacional é diferente daquele em que o compilador é executado, o compilador é conhecido como um compilador cruzado.
História
Os softwares para os primeiros computadores foram escritos principalmente em linguagem assembly por muitos anos. As linguagens de alto nível de programação não foram inventadas até que os benefícios de ser capaz de reutilizar software em diferentes tipos de CPUs passassem a ser significativamente maiores do que o custo de se escrever um compilador. A capacidade de memória muito limitada dos primeiros computadores também criava muitos problemas técnicos na implementação de um compilador.
No final da década de 1950, as linguagens de programação independentes de máquina foram propostas. Posteriormente, vários compiladores experimentais foram desenvolvidos. O primeiro compilador foi escrito por Grace Hopper, em 1952, para a linguagem de programação A-0. Antes de 1957, foram desenvolvidos esforços e várias contribuições ao desenvolvimento de linguagens de alto nível foram feitas. Entre estes, o desenvolvimento da Short Code (UNIVAC), Speedcoding no IBM 701, o Whirlwind, o BACAIC e o PRINT. A equipe de desenvolvimento do FORTRAN liderada por John Backus na IBM é geralmente creditada como tendo introduzido o primeiro compilador completo em 1957 (embora tenha ocorrido simultaneamente o desenvolvimento do algebraic translator de Laning e Zierler). O COBOL é um exemplo de uma linguagem da primeira geração que compilava em múltiplas arquiteturas, em 1960.
Em muitos domínios de aplicação a idéia de usar uma linguagem de alto nível rapidamente ganhou força. Por causa da funcionalidade de expansão apoiada por linguagens de programação recentes e a complexidade crescente de arquiteturas de computadores, os compiladores tornaram-se mais e mais complexos.
Os primeiros compiladores foram escritos em linguagem assembly. O primeiro compilador de auto-hospedagem - capaz de compilar seu próprio código-fonte em uma linguagem de alto nível - foi criado para o Lisp por Tim Hart e Levin Mike no MIT em 1962.
Características
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| O processo da compilação. |
Normalmente, o código fonte é escrito em uma linguagem de programação de alto nível, com grande capacidade de abstração, e o código objeto é escrito em uma linguagem de baixo nível, como uma sequência de instruções a ser executada pelo microprocessador.
O processo de compilação é composto de análise e síntese. A análise tem como objetivo entender o código fonte e representá-lo em uma estrutura intermediária. A síntese constrói o código objecto a partir desta representação intermediária.
A análise pode ser subdividida ainda em análise léxica, análise sintática, análise semântica e geração de código intermediário. É também conhecida como front end. A síntese pode ter mais variações de um compilador a outro, podendo ser composta pelas etapas de optimização de código e geração de código final (ou código de máquina), sendo somente esta última etapa é obrigatória. É também conhecida como back end.
Em linguagens híbridas, o compilador tem o papel de converter o código fonte em um código chamado de byte code, que é uma linguagem de baixo nível. Um exemplo deste comportamento é o do compilador da linguagem Java que, em vez de gerar código da máquina hospedeira (onde se está executando o compilador), gera código chamado Java Bytecode.
Um compilador é chamado de Just-in-time compiler (JIT) quando seu processo de compilação acontece apenas quando o código é chamado. Um JIT pode fazer otimizações às instruções a medida que as compila.
Muitos compiladores incluem um pré-processador. Um pré-processador é um programa separado, ativado pelo compilador antes do início do processo de tradução. Normalmente é responsável por mudanças no código fonte destinadas de acordo com decisões tomadas em tempo de compilação. Por exemplo, um programa em C permite instruções condicionais para o pré-processador que podem incluir ou não parte do código caso uma assertiva lógica seja verdadeira ou falsa, ou simplesmente um termo esteja definido ou não. Tecnicamente, pré-processadores são muito mais simples que compiladores e são vistos, pelos desenvolvedores, como programas à parte, apesar dessa visão não ser necessariamente compartilhada pelo usuário.
Outra parte separada do compilador que muitos usuários vêem como integrada é o linker, cuja função é unir vários programas já compilados de uma forma independente e unificá-los em um programa executável. Isso inclui colocar o programa final em um formato compatível com as necessidades do sistema operacional para carregá-lo em memória e colocá-lo em execução.
