Lenguajes y Fundamentos de Programación · LNG-311

Compiladores e intérpretes: construye tu lenguaje

Análisis léxico, sintáctico, árbol de sintaxis y evaluación construyendo un lenguaje pequeño y completo.

Próximamente Especialización 8 módulos · 40 clases

Formato asíncrono Desarrollo Python, JupyterLab

DESARROLLO JUPYTER

Lo que aprenderás

Escribir un analizador léxico que convierta texto fuente en una secuencia de tokens con posición.
Implementar un analizador sintáctico descendente recursivo con precedencia de operadores.
Construir el árbol de sintaxis abstracta y recorrerlo con el patrón visitante.
Resolver ámbitos y ligaduras de variables antes de la evaluación para detectar errores tempranos.
Evaluar el árbol con un intérprete que soporte funciones, cierres y control de flujo.
Emitir errores de compilación con línea, columna y mensaje útil para quien escribe el programa.
Compilar a una máquina de pila propia y comparar su rendimiento con el intérprete de árbol.

Contenido del curso

8 módulos · 40 clases en vídeo · práctica guiada en cada módulo

Módulo 1 · Anatomía de un compilador 5 clases

Fases de compilación y qué produce cada una
Compilador, intérprete y máquina virtual
El lenguaje que vamos a construir: especificación
Entorno del proyecto y estrategia de pruebas
Primer recorrido completo con un ejemplo mínimo

Módulo 2 · Análisis léxico 5 clases

De caracteres a tokens: diseño del analizador
Autómatas finitos aplicados al reconocimiento
Números, cadenas, identificadores y palabras reservadas
Comentarios, espacios y seguimiento de línea y columna
Errores léxicos con mensajes útiles

Módulo 3 · Gramática y análisis sintáctico 5 clases

Gramáticas libres de contexto y notación BNF
Ambigüedad, precedencia y asociatividad
Análisis descendente recursivo paso a paso
Escalada de precedencia para expresiones
Recuperación tras un error de sintaxis

Módulo 4 · Árbol de sintaxis abstracta 5 clases

Diseño de los nodos del árbol
Construcción del árbol durante el análisis
Patrón visitante para recorrerlo
Impresión del árbol para depurar
Pruebas sobre programas de ejemplo

Módulo 5 · Semántica y ámbitos 5 clases

Tabla de símbolos y ámbitos anidados
Resolución de variables antes de ejecutar
Comprobaciones estáticas y errores tempranos
Funciones, parámetros y valores de retorno
Cierres y captura del entorno

Módulo 6 · Intérprete de árbol 5 clases

Evaluar expresiones y sentencias
Control de flujo: condicionales y bucles
Llamadas a función y pila de entornos
Errores en tiempo de ejecución con traza
Extender el lenguaje con una característica nueva

Módulo 7 · Compilación a máquina de pila 5 clases

Diseño del conjunto de instrucciones
Generar código a partir del árbol
Implementar la máquina virtual
Comparar rendimiento con el intérprete de árbol
Optimizaciones sencillas sobre el código generado

Módulo 8 · Cierre del proyecto 5 clases

Añadir listas y funciones nativas al lenguaje
Construir un intérprete interactivo de línea de comandos
Batería de pruebas del lenguaje completo
Documentar la gramática final
Adaptar el método a un lenguaje de dominio específico

Requisitos

Python fluido, con soltura en clases, recursión y estructuras de datos.
Conocimiento previo de árboles y grafos, y de gramáticas al menos a nivel intuitivo.
Haber completado un curso de estructuras de datos o experiencia equivalente.
Basta con un navegador: el proyecto se desarrolla en cuadernos y ficheros de JupyterLab.

Descripción

Casi todo el software procesa lenguajes: ficheros de configuración, plantillas, consultas, reglas de negocio, formatos de intercambio. Quien no ha construido nunca un analizador acaba resolviendo esas necesidades con expresiones regulares encadenadas que se rompen en cuanto la entrada se anida. Entender el proceso de compilación cambia la forma de abordar cualquier problema de análisis de texto estructurado.

El curso construye un lenguaje completo pieza a pieza. Se empieza por el analizador léxico, se sigue con la gramática y el analizador descendente recursivo, se levanta el árbol de sintaxis abstracta y se implementa un intérprete con variables, funciones, cierres y control de flujo. Al final se compila a una máquina de pila propia y se comparan ambos enfoques con mediciones.

El resultado es un lenguaje funcionando y, sobre todo, un método reutilizable para cualquier analizador que haga falta escribir después: lenguajes de dominio específico, motores de reglas, formatos propios o herramientas de análisis de código. También aclara desde dentro el comportamiento de los lenguajes que se usan a diario, incluidos sus mensajes de error.

¿Para quién es este curso?

Desarrolladores que necesitan analizar formatos propios o construir un lenguaje de dominio específico.
Perfiles de desarrollo que trabajan con herramientas de análisis estático o transformación de código.
Programadores con experiencia que quieren entender desde dentro el lenguaje que usan a diario.