Traduccin Dirigida por la Sintxis

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Traducción Dirigida por la Sintáxis
Área de Autómatas y Lenguajes

• Diseño y Construcción de Compiladores
• 2008

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Traducción Dirigida por la Sintáxis

• El significado de una sentencia de entrada está
  relacionado con su estructura sintáctica.
• Encierran aquellos formalismos utilizados para
  especificar las traducciones para las
  construcciones de los lenguajes de programación
  guiadas por una GLC.
• Se Asocian Atributos a los símbolos de la
  gramática.
• Se computan los valores de atributos por reglas
  semánticas asociadas a las producciones de la
  gramática.

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Traducción Dirigida por la Sintáxis

• La evaluación de las reglas semánticas puede
• Generar Código.
• Insertar información en la Tabla de Símbolos.
• Relizar el Chequeo Semántico.
• Dar mensajes de error
• Etc.

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Traducción Dirigida por la Sintáxis

• Existen dos notaciones para asociar información a
  las reglas semánticas
• Definiciones Dirigidas por la Sintáxis es una
  especificación de alto nivel que oculta detalles
  de implementación.
• Esquemas de traducción están más orientados a la
  implementación porque indican el orden en el cual
  se evalúan las reglas semánticas.

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Índice

• Gramáticas de Atributos
• Definiciones Dirigidas por la Sintáxis.
• Definiciones S-Atribuidas
• Definiciones L-Atribuidas
• Implementación de las Definiciones Dirigidas por
  la Sintáxis
• Grafo de Dependencias
• Definiciones S-Atribuidas
• Definiciones L-Atribuidas
• Esquemas de Traduccion

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Gramáticas de Atributos
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Gramáticas de Atributos

• Una Gramática de Atributos define la sintaxis y
  la semántica de un lenguaje.
• También define la información que se necesita
  almacenar en el Árbol de Sintaxis Abstracta para
  llevar a cabo el Análisis Semántico y la
  Generación de Código.
• Dicha información se almacena como atributos de
  los nodos del Árbol de Sintáxis Abstracta.

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Gramáticas de Atributos

• Sea GltN,T,P,Sgt una Gramática Libre de Contexto.
• G es una Gramática de Atributos (GA) si
• Cada X ? N ? T está asociado con dos conjuntos
  disjuntos, H(X), el conjunto de los atributos
  hereddos y S(X) el conjunto de los atributos
  sintetizados. X ? N ? T.
• El conjunto de atributos de G es Atr H ? S.
  Donde H ?X ? N H(X), S ?X ? N ? T S(X).
• X0 ?X1X2.Xm ? P y aj ? Atr(Xi), 0 ? i ? m,
  entonces Xi.aj es el atributo aj de Xi y Dxi,aj
  es el dominio de valores de Xi.aj.
• Una regla semántica asociada con X0 ?X1X2.Xm ? P
  es de la forma Xi.ajf(b1j1,..,bkjk), 0 ? jl ?
  m, 0 ? i ? m, donde cada bljl ? Atr(Xjl).

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Atributos Sintetizados
Atributo Sintetizado Un atributo a es
sintetizado si, dada una regla de una gramática
A?X1X2.Xn la ecuación asociada con a es de la
forma A.af(X1.a1,.X1.ak,.,Xn.a1,Xn.ak). En
otras palabras a es un atributo sintetizado si su
valor depende de los valores de atributos de sus
hijos.
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Atributos Heredados

• Atributo Heredado Un atributo que no es
  sintetizado es un atributo heredado. En otras
  palabras un atributo heredado es aquel cuyo valor
  de atributo está definido en términos de los
  valores de atributos del padre o de sus hermanos.

X0
X1
Xi
Xn
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Ejemplos de Gramáticas de Atributos

• Dada la siguiente gramática G1
• NRO? DIG NRO DIG
• DIG ?0123456789
• Calcular el valor de los números generados por G
  usando un atributo sintetizado val.

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Ejemplos de Gramáticas de Atributos

• La siguiente gramática expresa declaraciones en
  una sintaxis similar a la usada por el lenguaje
  C
• G2
• DECL ? TYPE VAR-LIST
• TYPE ? INT FLOAT
• VAR-LIST ? ID, VAR-LIST ID
• Usando un atributo heredado determine el tipo de
  los identificadores

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Ejemplos de Gramáticas de Atributos

• Ejercicio La siguiente gramática permite
  expresar números en decimal y octal
• G3
• BNRO?NRO B
• B ?OD
• NRO ?NRO DIG DIG
• DIG ? 0123456789
• Defina los atributos y reglas semánticas
  necesarias para calcular el valor del número.

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Definiciones Dirigidas por la Sintáxis
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DDS

• DDS Son Gramáticas de Atributos en las cuales no
  se especifica el orden de evaluación de las
  reglas semánticas.
• Las gramáticas de atributos G1 y G2 son ejemplos
  de definiciones dirigidas por la sintaxis.

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DDS-Formato

• Cada producción A?? está asociada con un conjunto
  de reglas semánticas de la foma
• bf(c1,c2,...,ck)
• donde f es una función y
• b es un atributo Sintetizado de A y c1,c2,...,ck
  son atributos de los símbolos en A??, o
• b es un atributo Heredado de un símbolo de la
  gramática en ?, y c1,c2,...,ck son atributos de
  los símbolos de la gramática en ? o atributos de
  A.

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DDS

• Se asume que los símbolos terminales tienen
  atributos sintetizados proporcionados por el
  Analizador Lexicográfico.
• Las llamadas a procedimientos definen valores de
  atributos sintetizados ficticios (Dummy) del no
  terminal del lado izquierdo de la producción.

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DDS-Evaluación de Atributos

• Si en una DDS el orden de evaluación de los
  atributos no esta especificado entonces como se
  realiza la evaluación de los atributos?
• Respuesta
• Utilizando un grafo de dependencias.

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DDS-Evaluación de Atributos

• La implementación de una DDS consiste en
  encontrar un orden de evaluación de los
  atributos.
• Cada atributo tiene que estar disponible cuando
  la computación se realiza.

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DDS-Grafo de Dependencias

• Un Grafo de Dependencia muestra las
  interdependencias entre los atributos de varios
  nodos en un Árbol de Parse.
• Hay un nodo para cada atributo.
• Si un atributo b depende de un atributo c hay un
  arco desde el nodo c al nodo b.
• Regla de Dependencia Si un atributo b, en el
  nodo n, en un árbol de derivación depende del
  atributo c luego la regla semántica que define a
  b se debe evaluar después de la regla semántica
  que define a c.
• La interdependencia entre atributos heredados y
  sintetizados se puede dibujar como un grafo
  dirigido. Este grafo se conoce con el nombre de
  Grafo de Dependencias.

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DDS-Grafo de Dependencias

• Para cada nodo n el el árbol Hacer
• Para cada atributo a del simbolo de G hacer
• Construir un nodo en el grafo de dependencia
• Fin Para
• Fin Para
• Para cada nodo n el el árbol Hacer
• Para cada regla semántica bf(c1,,ck) asociada
  con la producción usada en el nodo n Hacer
• Para i1 hasta k Hacer
• Construir un arco desde ci hacia el nodo b
• Fin Para
• Fin Para
• Fin Para

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Grafo de Dependendia - Ejemplo
Grafo de Dependencias para la Producción 1
NRO1.val
DIG.val
NRO2.val
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Grafo de Dependendia - Ejemplo
Grafo de Dependencias para la Cadena 345
NRO.val
NRO.val
DIG.val
NRO.val
DIG.val
DIG.val
Grafo de Dependencias
Árbol de Parse
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DDS Grafo de Dependencias-Orden de Evaluación

• Construir el árbol de parsing para la entrada x.
• Construir el Grafo de Dependencias.
• Construir el Ordenamiento Topológico.
• Evaluar las reglas semánticas en el orden
  indicado por el Ordenamiento Topológico.

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Grafo de Dependendia - Ejemplo
Ejercicio Construir Grafos de Dependencias para
las Gramáticas G1 y G2 para diferentes cadenas
aceptadas por las mismas.
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Grafo de Dependendia Orden de Evaluación

• Se utiliza un Ordenamiento Topológico
• Algoritmo Destructivo (Sólo para propósito
  pedagógico).
• Algoritmo Ordenamiento Topológico(G,T)
• Entrada G grafo de dependencias.
• Salida T el ordenamiento topológico de G.
• Open el conjunto de nodos a tratar.
• Open?minimales(G)
• Mientras Open?? Hacer
• Sea x ? Open
• Eliminar x de G
• Insertar x en T
• Open ? Open x
• Open ? minimales(G)
• Fin Mientras
• Retornar T

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Grafo de Dependendia Orden de Evaluación
a
a
b
a
a
d
Completar el ejemplo!
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Grafo de Dependendia Orden de Evaluación
De el orden de evaluación del siguiente grafo de
dependencias
NRO.val
NRO.val
DIG.val
NRO.val
DIG.val
DIG.val
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Ejercicios

• Ejercicio Elaborar un algoritmo que permita
  extraer un Ordenamiento Topológico sin destruir
  el grafo subyacente.
• Ejercicio Elaborar un algoritmo no destructivo
  que permita extraer un Ordenamiento Topológico
  Inverso.

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Grafo de Dependencias-Orden de Evaluación

• Problemas con el método
• Falla si el grafo de dependencias tiene un ciclo.
• Consume tiempo debido a la construcción del grafo
  de dependencias.
• Solución
• Diseñar la DDS de tal forma que los atributos se
  puedan evaluar en un orden fijo evitando la
  construcción del grafo de dependencias (este
  método es el utilizado por muchos compiladores).

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DDS

• En las DDS no circulares se puede establecer un
  orden de evaluación fijo en tiempo de
  construcción del compilador.
• Hay dos clases importantes de definiciones no
  circulares
• S-Atribuidas
• L-Atribuidas

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DDS S-Atribuida
33
DDS S-Atribuida

• DDS S-Atribuida Es una DDS que sólo utiliza
  atributos sintetizados.
• Esta clase de DDS es interesante porque los
  valores de atributo pueden ser obtenidos a través
  de un barrido Post Orden del Árbol de Parse.

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DDS S-Atribuida
Ejercicio Determine Cuáles de las GA presentadas
previamente son DDS S-Atribuidas?
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DDS S-Atribuida

• Los atributos sintetizados se pueden evaluar
  usando un parser bottom-up cuando se analiza la
  cadena de entrada evitando la construcción del
  grafo de dependencias.
• El parser mantiene los valores de los atributos
  sintetizados en su pila.
• Cuando se realiza una reducción A??, el atributo
  para A se calcula a partir de los atributos de ?
  que se encuentran en la pila.
• De esta manera una DDS S-Atribuida se puede
  implementar extendiendo la pila de un parser LR.

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DDS S-Atribuida Evaluación

• Se incorporan campos extras a la pila para
  mantener los valores de los atributos
  sintetizados.
• Por ejemplo si se está trabajando con un solo
  atributo sintetizado la pila tiene la siguiente
  forma

• El tope de la pila se mantiene con un puntero
  top.
• Antes de que la reducción A?XYZ se realize, se
  calcula el atributo sintetizado de A
• A.af(valtop,valtop-1,valtop-2)

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DDS S-Atribuida
Ejercicio Utilice la gramática G3 para evaluar
la cadena 345 usando la aproximación propuesta
para las gramáticas S-Atribuidas. Muestre el
contenido de la pila.
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DDS L-Atribuida
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DDS L-Atribuida

• Son útiles para expresar la dependencia de una
  construcción en el contexto en el cual aparece.
• A diferencia de los atributos sintetizados el
  orden en el cual aparecen los atributos heredados
  es importante.
• Es siempre posible reescribir la DDS con sólo
  atributos sintetizados. No obstante es más
  natural usar atributos heredados y sintetizados.

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DDS L-Atribuida

• Definición Una DDS es L-Atribuida si cada
  atributo heredado de Xj, 1 ? j ? n, en el lado
  derecho de una producción del tipo
  X0?X1Xj-1Xj.Xn depende solo de
• Los atributos sintetizados de X1Xj-1, a la
  izquierda de Xj.
• Los atributos heredados de X0.

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DDS L-Atribuida

• Importante
• Toda definición S-Atribuida es L-Atribuida.
• Teorema Los atributos heredados en DDS
  L-Atribuidas se pueden computar por un recorrido
  Pre-Orden del árbol de parse.
• Las definiciones L-Atribuidas cubren todas las
  traducciones que se pueden realizar sin construir
  explicitamente el árbol de parse.

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Evaluación de DDS L-Atribuidas

• Las DDS L-Atribuidas son una clase de DDS cuyos
  atributos siempre se pueden evaluar por un
  recorrido del árbol de parse.
• El procedimiento mezcla los recorridos Post Orden
  (sintetizado) y Pre-Orden (heredado).

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Evaluación de DDS L-Atribuidas

• Algoritmo L-Eval (n)
• Entrada N un nodo del árbol de parse anotado.
• Salida La evaluación de atributos
• Comenzar
• Para cada hijo m de n, desde izquierda a
  derecha Hacer
• Evaluar los atributos heredados de m
• L-Eval(m)
• Fin Para
• Evaluar los atributos sintetizados de n
• Fin

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Esquemas de Traducción
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Esquemas de Traducción

• Los esquemas de traducción están más orientados a
  la implementación que las DDS porque indican el
  orden de evaluación de las reglas semánticas.
• Definición Un ET es una gramática libre del
  contexto que cumple con las siguientes
  condiciones
• Los atributos están asociados con los símbolos de
  la gramática.
• Las acciones semánticas están encerradas entre
  y y están embebidas dentro del lado derecho de
  las producciones.

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Esquemas de Traducción

• Los ET pueden tener atributos sintetizados y
  heredados.
• Las acciones semánticas son tratadas como
  símbolos terminales
• Los esquemas de traducción son útiles para
  evaluar definiciones L-Atribuidas en tiempo de
  parsing.

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Esquemas de Traducción
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Esquemas de Traducción
Ejercicio Construir el Árbol de Parse para la
siguiente declaración Real id1, id2,
id3. Ejercicio Evaluar el ET.
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ET Diseño

• 1er Caso Atributos Sintetizados se puede
  construir un ET creando una acción semántica que
  es una asignación y se ubica esta acción al final
  de la parte derecha de la producción.

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ET Diseño

• 2do Caso Atributos heredados y sintetizados.
• Un Atributo heredado por un símbolo de la parte
  derecha de una producción se debe calcular en una
  acción que se realice antes de dicho símbolo.

51
ET Diseño

• 2do Caso Atributos heredados y sintetizados.
• Una acción no debe referenciar a un atributo
  sintetizado de un símbolo de la gramática que
  esté a la derecha de dicho símbolo.

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ET Diseño

• 2do Caso Atributos heredados y sintetizados.
• Acciones que calculen atributos sintetizados para
  el símbolo no terminal de la parte izquierda de
  una producción deben ser ubicados al final de la
  parte derecha de la producción.

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ET Técnica de Construcción

• Entrada Un esquema de traducción dirigido por la
  sintaxis con la gramática subyacente LL(k)
  fuerte.
• Salida Código para un traductor dirigido por la
  sintaxis.
• Método La técnica propuesta es una modificación
  al método de construcción de parsers descentes
  recursivos vistos anteriormente.
•  
• ? A ? N, construir una función asociada pero
  teniendo un parámetro formal para cada atributo
  heredado por A y que retorne los valores de los
  atributos sintetizados de A. El cuerpo de la
  función deberá contener una variable local para
  cada atributo de cada símbolo de la gramática que
  aparezca en las producciones de A.
•  

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ET Técnica de Construcción

• Como sucede con el método clásico el código para
  el no terminal A decide que producción usar
  basado en el lookahead.
•  
• El código asociado con cada producción hace lo
  siguiente, considerando los tokens, los no
  teminales y acciones en la parte derecha de una
  producción de izquierda a derecha
•   
• Para el token x con atributo sintetizado x.val se
  salva su valor en la variable local declarada
  para x.val. Luego, se llama al match del símbolo
  y se obtiene el próximo token.
•  
• Para el no terminal B, se genera una asignación
  cB(b1,b2,...,bn) donde b1,b2,...,bn son las
  variables para los atributos heredados de B y c
  es la variable para el atributo sintetizado de B.
•  
• Para una acción, copiar el código en el parser,
  reemplazando cada referencia a un atributo por la
  variable local para tal atributo.

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Aplicaciones
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Análisis Estático

• Una aplicación científica o industrial se puede
  estudiar a partir de las componentes estáticas
  que utilizan, por ejemplo Tipos de datos,
  Registros, Variables, Constantes, Funciones, etc.
• Los temás vistos en esta clase se pueden utilizar
  para extraer esta información y dejarla
  disponible para que el usuario tenga rápido
  acceso a ella en el código fuente del programa.
• En otras palabras se pueden usar las DDS o ET
  para extraer la información antes mencionada
  desde el código fuente.

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Análisis Estático

• Un visualizador de los elementos estáticos de un
  sistema.

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Análisis Dinámico

• La información estática es importante. No
  obstante conocer el comportamiento del programa
  puede ayudar a la tarea de simplificar la
  inspección del código.
• El Análisis Dinámico se interesa por conocer
  cuales son las componentes del sistema bajo
  estudio utilizadas para llevar a cabo una
  funcionalidad específica.
• Una de las formas de llevar a cabo esta tarea
  consiste en Instrumentar el Código Fuente. Esto
  significa Insertar sentencias dentro del código
  fuente del sistema que posibiliten la
  identificación de las componentes utilizadas.

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Análisis Dinámico

• int f(int x, int y) int f(int x, int
  y)
• int r int r
• r2x 3y printf(Entra f)
• return r r2r3y
• printf(Salef)
• Int main() int main()
• f(2,3) printf(ENTRA main)
• f(2,3)
• printf(SALE main)
• La ejecución del sistema de la derecha informará
  que función ejecutó el sistema.
• Luego Ud. Puede almacenar esas trazas de
  ejecución para obtener conclusiones acerca del
  funcionamiento del sistema.
• Se anima Ud. a construir un DDS o un ET que logre
  este efecto para la gramática proporcionada por
  la materia?

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• Vista de componentes recuperadas con Análisis
  Dinámico.

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Visualización de Software

• Una de las formas de estudiar sistemas es
  representar gráficamente algunas de sus
  características.
• Para alcanzar este objetivo se necesita extraer
  información del código fuente y luego diseñar una
  vista de esa información.
• Por ejemplo, una vista clásica es el grafo de
  funciones. Dicho grafo se define de la siguiente
  manera
• G(PE)
• Px/ x es una función del sistema
• E(x,y) / x?P ? y ?P ? x llama a y

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Visualización de Software

• El grafo de funciones se puede extraer usando un
  ET.
• Un ejemplo de una visualización innovadora de
  esta estructura es la siguiente

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• Otra forma de presentar la relación
  llamador-llamado entre las funciones del sistema.

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Sistemas

• Las DDS o ET de traducción se pueden utilizar
  para desarrollar software de aplicación.
• Un ejemplo de esto será propocionado para su
  lectura.

65
Software Industrial
A
X2
3
B
1
X1
2
1
E
C
Y
0
4
66
Bibliografía

• Compilers Principles, Techniques and Tools. Aho,
  Setti y Ullman.
• Compiler Desing. Reinhard Wilhelm y Dieter
  Maurer.
• Compiler Construction Principles and Practice.
  Kenneth C. Louden.
• Compiler Construction. Niklaus Wirth.
• LISS, A linguagem eo ambiente de programação.
  Trabajo de fin de carrera en la UM.
• Implementação do WebApp Viewer Uma Ferramenta
  para compreender aplicações Web. Trabajo de fin
  de carrera en la UM.

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Muchas Gracias por su atención! Diseño y
Construcción de Compiladores 2008