Cours Langages de programmation et compilation en PDF
Langages de programmation et compilation : Ce qu'il faut savoir. Discipline qui étudie la traduction automatisée de programmes d'un langage source vers un langage cible, en assurant correction, détection d'erreurs et optimisation du code produit. Ce domaine articule théorie (syntaxe, sémantique, automates) et ingénierie (génération de code, assembleur, optimisation), et reste central pour produire des exécutables efficaces et fiables. PDF disponible en lecture et téléchargement gratuit.
🎯 Ce que vous allez apprendre
- Phases classiques d'un compilateur (analyse et synthèse) — identification claire des étapes : lexing, parsing, construction d'un arbre de syntaxe abstraite (AST) et analyse sémantique jusqu'à la table des symboles. Vous saurez repérer où sont détectées les erreurs de syntaxe, de portée et de typage, et comment ces informations alimentent la génération de code.
- Représentation des données au niveau machine — étude des entiers non signés et signé en complément à deux, opérations bit à bit et décalages. Connaître ces représentations permet d'anticiper comportements de conversion, débordements et optimisations à l'échelle du registre lors de la production de code assembleur.
- Architecture cible MIPS et modèles d'exécution — conventions de registres, principe du fetch/decode/execute, pipeline et prédiction de branchement. Vous serez capable de concevoir une génération de code adaptée à une architecture RISC (MIPS) et d'évaluer l'impact des choix de code sur le pipeline et la latence.
- Génération de code et toolchain — passage de la syntaxe abstraite à l'assembleur, utilisation d'un assembleur et d'un éditeur de liens, et notions de langage machine. Vous comprendrez les transformations intermédiaires et saurez lire/expliquer un extrait assembleur ou machine et une instruction comme
addi $a2 $a1 10. - Qualité d'un compilateur et optimisation — critères de correction, efficacité du code produit et performance du compilateur lui-même. Vous saurez distinguer optimisations sûres des transformations dangereuses et mesurer leurs gains sur le code cible.
- Travaux dirigés et projet pratique — exercices basés on MIPS et études d'exemples en C/assembleur présents dans le document, incluant un projet de traduction et optimisations. Ces activités vous donneront une expérience concrète de la mise en œuvre d'analyses et de la génération de code.
📑 Sommaire du document
- compilation
- différence entre compilateur et interprète
- qualité d’un compilateur
- phases d’un compilateur
- phase d’analyse
- phase de synthèse
- un peu d’arithmétique des ordinateurs
- quelle architecture pour ce cours ?
💡 Pourquoi choisir ce cours ?
Ces notes, issues d'un enseignement à l'École Normale Supérieure et rédigées par Jean-Christophe Filliâtre, réunissent théorie formelle et considérations pratiques autour de MIPS et de la génération de code. L'approche alterne exposé conceptuel (AST, table des symboles, complément à deux) et exercices/TD orientés implémentation, ce qui facilite l'assimilation des transformations intermédiaires. Le document se distingue par son équilibre entre rigueur sur la correction des traductions et application concrète via des exemples en C et en assembleur.
👤 À qui s'adresse ce cours ?
- Public cible : étudiants en informatique de niveau licence supérieure / master, ingénieurs logiciel souhaitant approfondir la compilation bas‑niveau, et développeurs systèmes travaillant sur génération de code ou backends de compilateur.
- Prérequis : maîtrise des bases du langage C (syntaxe, fonctions, boucles), notions d'algorithmes et structures de données, et compréhension élémentaire de l'architecture matérielle (registres, mémoire, représentation binaire).
❓ Foire Aux Questions (FAQ)
Comment l'AST est-il utilisé pour l'analyse sémantique et la génération de code ? L'AST représente la structure syntaxique épurée et sert de support pour l'enrichissement sémantique (type checking, table des symboles). Une fois annoté, l'AST permet d'itérer sur les nœuds pour produire des séquences d'instructions intermédiaires puis assembler des motifs optimisés pour la cible.
Quelles contraintes matérielles influencent la génération de code pour MIPS ? Les contraintes incluent le jeu de registres limité, les opérations atomiques disponibles, le coût d'accès mémoire et le pipeline (hazards, prédiction de branchement). Ces éléments guident le choix d'allocation de registres, d'ordonnancement d'instructions et d'optimisations spécifiques à RISC.
