Diferenças

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--- prog:guia-de-estudo-c [2026/02/23 03:12] – [Compiladores] descrição da compilação hrcerq
+++ prog:guia-de-estudo-c [2026/03/02 01:49] (atual) – [Compiladores] palavra repetida removida hrcerq
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   - [[prog:guia-de-estudo-c#montagem|Montagem]]
   - [[prog:guia-de-estudo-c#ligacao|Ligação]]
+Portanto, o mínimo necessário para compilar programas C são um
+pré-processador, um compilador, um montador e um ligador, além
+da biblioteca C (que será explicada mais adiante).
 As ferramentas que desempenham essas funções podem ou não estar
-agrupadas em uma mesma coleção (compiladores mais conhecidos, como GCC e
+agrupadas em uma mesma coleção. Duas coleções particularmente
-Clang, por exemplo, fazem esse agrupamento de funções).
+notórias são:
-Os artigos a seguir explicam por alto como funciona o processo de
+  * [[https://gcc.gnu.org/|GCC]] + [[https://www.gnu.org/software/binutils/|Binutils]] (do projeto GNU)
-compilação:
+  * [[https://clang.llvm.org/|Clang]] + [[https://llvm.org/|LLVM]]
-  * [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Compilador|Compilador]]
+Outra um pouco menos conhecida é a do //Tiny C Compiler// (TCC):
-  * [[https://wiki.inf.ufpr.br/computacao/doku.php?id=c:compiladores|Compiladores]]
-  * [[https://dca.fee.unicamp.br/cursos/EA876/apostila/HTML/node37.html|Compiladores]]
-  * //[[https://www.cs.man.ac.uk/~pjj/farrell/compmain.html|Compiler Basics]]// (inglês)
-Existem vários compiladores C, alguns mais conhecidos e populares,
+  * [[https://bellard.org/tcc/|TCC]]
-outros menos. Você não precisa conhecer todos eles agora (e aliás,
-dificilmente em algum momento vai precisar conhecer //todos//), mas é
-importante compreender ao menos um pouco essa variedade e quais são os
-pontos fortes e fracos de ao menos alguns deles.
-A seguir você encontra uma lista contemplando e categorizando alguns
+E ainda outra é a do //Simple C Compiler// (SCC):
-compiladores C:
-  * //[[https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_compilers#C_compilers|C compilers]]// (inglês)
+  * [[https://www.simple-cc.org/|SCC]]
-Dois compiladores de grande destaque são o [[https://gcc.gnu.org/|GCC]],
-do projeto GNU, e o [[https://clang.llvm.org/|Clang]], que faz parte da
-infraestrutura de compilação [[https://llvm.org/|LLVM]].
-Conhecer ao menos esses dois já será suficiente para compreender as
-funções centrais desse tipo de ferramenta.
 === Pré-processamento ===
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   * [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A9-processador|Pré-processador]]
+  * [[https://wiki.inf.ufpr.br/maziero/doku.php?id=c:o_preprocessador_c|O preprocessador C]]
+  * [[https://dca.fee.unicamp.br/cursos/EA876/apostila/HTML/node150.html|O pré-processador C]]
+  * [[https://www.ime.usp.br/~pf/algoritmos/apend/preprocessor.html|Pré-processamento]]
   * //[[https://en.wikipedia.org/wiki/C_preprocessor|C preprocessor]]// (inglês)
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   * [[http://mcpp.sourceforge.net|mcpp]]
   * [[https://github.com/lpsantil/ucpp|ucpp]]
+  * [[https://www.simple-cc.org/|SCC]] (pré-processador [[https://git.simple-cc.org/scc/file/src/cmd/scc-cc/cc1/cpp.c.html|embutido]] no compilador ''scc-cc'')
 === Compilação ===
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 binário compatível com a arquitetura de processamento utilizada.
-Recapitulando, C é linguagem portável, assembly não. Cada arquitetura
+Recapitulando, C é linguagem portável, Assembly não. Cada arquitetura
 de processamento utiliza sua própria linguagem de montagem, e isso é
 um dos principais fatores que diferencia C de Assembly. Um programa em
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 O compilador se encarregará das seguintes operações:
-  * Análise léxica
+  * //Análise léxica//: Fragmenta o código em símbolos, remove partes não essenciais para análises posteriores.
-Separa o código em pequenos fragmentos que podem ser analisados
+  * //Análise sintática//: Verifica aderência do programa à gramática da linguagem.
-idividulamente, removendo partes não essenciais (espaços e comentários)
-para as etapas posteriores.
-  * Análise sintática
+  * //Análise semântica//: Valida o sentido do programa, como uso correto de tipos e operações e existência de variáveis quando requisitadas.
-Verifica a correção do código quanto à gramática da linguagem, isto é,
+  * //Geração de código intermediário//: Alguns compiladores, por razões de desempenho e/ou portabilidade usam uma representação intermediária do código, cuja interpretação por uma máquina virtual resultará no código de montagem da arquitetura alvo.
-o respeito às regras formalmente estabelecidas para a escrita de código C.
-  * Análise semântica
+  * //Otimização//: Otimizações podem ocorrer ao longo de etapas anteriores, mas a maior parte só é possível após a conversão para uma representação intermediária, com o uso de uma análise heurística sobre o código gerado.
-Nessa etapa, o compilador verifica se o código C "faz sentido", isto é,
+  * //Geração de código de montagem//: emitir o código //assembly// específico da arquitetura alvo.
-se para além do respeito às regras formais, o significado está correto.
-Isto se aplica aos tipos usados, por exemplo, que podem fazer sentido
+Enfim, depois de todo esse processo, temos o código Assembly gerado.
-em alguns tipos de operação mas não em outros, assim como própria
+Agora é possível converter esse código para o binário que a máquina
-verificação pela existência das variáveis (isto é, se elas foram
+será capaz de processar.
-declaradas no escopo utilizado e se possuem valor no momento da
-utilização).
-  * Geração de código intermediário
+Os artigos a seguir falam um pouco mais sobre como funciona esse
+processo de compilação:
-Alguns compiladores traduzem o código C diretamente para linguagem de
+  * [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Compilador|Compilador]]
-montagem. Outros geram uma representação intermediária, que pode ser
+  * [[https://wiki.inf.ufpr.br/computacao/doku.php?id=c:compiladores|Compiladores]]
-executada em uma máquina virtual, ou seja, uma representação composta
+  * [[https://dca.fee.unicamp.br/cursos/EA876/apostila/HTML/node37.html|Compiladores]]
-por instruções aceitas por uma máquina virtual.
+  * //[[https://www.cs.man.ac.uk/~pjj/farrell/compmain.html|Compiler Basics]]// (inglês)
-Embora essa etapa não seja obrigatória, ela facilita não apenas a
+Existem vários compiladores C, alguns mais conhecidos e populares,
-implementação de otimizações para o código gerado, como também pode
+outros menos. Você não precisa conhecer todos eles agora (e aliás,
-reaproveitar as otimizações para diferentes linguagens de programação.
+dificilmente em algum momento vai precisar conhecer //todos//), mas é
-Ou seja, uma vez que a linguagem de origem for convertida para essa
+importante compreender ao menos um pouco essa variedade e quais são os
-representação intermediária, o programa poderá aproveitar todas as
+pontos fortes e fracos de ao menos alguns deles.
-otimizações que essa máquina virtual oferecer.
-  * Otimização
+A seguir você encontra uma lista contemplando e categorizando alguns
+compiladores C:
-O código original pode conter diversas ineficiências que a olho nu
+  * //[[https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_compilers#C_compilers|C compilers]]// (inglês)
-podem ser difíceis de detectar. Importante destacar que a conversão
-para a representação intermediárias não elimina essas ineficiências,
-apenas facilita a sua detecção e correção.
-Portanto, nesta etapa o compilador aplica uma série de heurísticas
+Dois compiladores de grande destaque são:
-para detectar trechos de código não alcançável ou redundantes,
-conversão de expressões equivalentes (porém mais eficientes), dentre
-outras medidas que tornarão o código resultante mais eficiente.
-Ainda que não seja possível garantir uma eficiência total por meio
+  * [[https://gcc.gnu.org/|GCC]] (do projeto GNU)
-dessas heurísticas, elas tendem a resultar em um código mais eficiente
+  * [[https://clang.llvm.org/|Clang]] (relacionado à infraestrutura de compilação [[https://llvm.org/|LLVM]])
-que o original.
-Quando não se usa uma representação intermediária, a quantidade de
+Conhecer ao menos esses dois já será suficiente para compreender as
-otimizações possíveis é bastante reduzida.
+funções centrais desse tipo de ferramenta.
-Enfim, depois de todo esse processo, temos o código Assembly gerado.
+A propósito, estes dois exemplos (GCC e Clang) usam uma representação
-Agora é possível converter esse código para o binário que a máquina
+intermediária para, por um lado, ampliar as linguagens suportadas
-será capaz de processar.
+(já que diferentes linguagens, além de C podem ter seu código convertido
+para a representação intermediária) como também ampliar as arquiteturas
+suportadas (isto é, converter essa representação para diferentes
+linguagens de montagem, de arquiteturas alvo).
+Além do ganho na portabilidade, essa estratégia amplia também as
+possibilidades de otimização para ganho de desempenho, por análises
+heurísticas que não seriam possíveis lendo apenas a árvore semântica.
+É comum separar esse tipo de arquitetura em camadas: frontal
+(//front-end//), média (//middle-end//) e retaguarda (//back-end//).
+Enquanto a parte frontal é responsável por converter o código-fonte
+(C neste caso) em uma representação intermediária, a parte do meio
+identifica oportunidades de otimizações e as aplica. Por fim, a
+retaguarda cuida da conversão do resultado em linguagem de montagem.
+No caso do compilador Clang, é a máquina virtual LLVM que se encarrega
+de ler a representação intermediária, fazer as otimizações e gerar
+o código de montagem. O GCC já possui internamente seu próprio
+//back-end//.
+Uma outra opção de infraestrutura de compilação (entenda-se o
+//back-end//) é o QBE:
+  * [[https://c9x.me/compile/|QBE]]
+Diferente do GCC e do LLVM, sua prioridade é a simplicidade
+e capacidade de inspecionar e estudar o processo de compilação,
+ainda que sob pena de realizar menos otimizações sobre o código.
+Alguns compiladores (mais especificamente, //front-ends//) que
+visam gerar código intermediário para o QBE são:
+  * [[https://sr.ht/~mcf/cproc/|cproc]]
+  * [[https://www.simple-cc.org/|SCC]] (''scc-cc'')
+Por fim, existem compiladores que não utilizam uma representação
+intermediária. Um exemplo interessante é o Tiny C Compiler (TCC):
+  * [[https://bellard.org/tcc/|TCC]]
+Sua principal vantagem é uma compilação mais rápida, ainda que
+o programa resultante não tenha o mesmo desempenho que o
+equivalente gerado por GCC e Clang, geralmente.
 === Montagem ===
+Diferentemente de um processo de compilação, que dá ênfase à
+intenção do programador quanto //ao quê// deve ser feito pelo programa,
+a montagem é um processo mais linear, que enfatiza //como// deve ser
+feito. Portanto, a montagem é uma tradução mais literal de expressões
+mnemônicas para equivalentes binários que podem ser compreendidos pelo
+processador alvo.
+Um código-fonte C pode passar por várias transformações e ainda assim
+manter seu sentido original, não importanto para o programador quais
+otimizações precisaram ser aplicadas, desde que o comportamento se
+mantenha consistente. Já o código de montagem (//assembly//) é mais
+diretamente equivalente ao resultado (binário).
+Embora a estrutura geral da linguagem //assembly// possua semelhanças
+entre diferentes arquiteturas de processamento, existem diferenças
+suficientes para que se possa considerar como código não portável.
+O código //assembly// escrito para uma máquina terá de ser reescrito
+para outra, se esta utilizar uma arquitetura diferente.
+Para compreender melhor como ocorre esse processo, você pode ler os
+seguintes documentos:
+  * [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Assembly|Linguagem assembly]]
+  * [[https://dca.fee.unicamp.br/cursos/EA876/apostila/HTML/node79.html|Montadores]]
+  * [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Linguagem_de_montagem_x86|Linguagem de montagem x86]]
+  * [[https://dca.fee.unicamp.br/cursos/EA876/apostila/HTML/node107.html|Assembly do 68000]]
+Ao compreender o processo de montagem, você já deve ter percebido
+as principais vantagens em programar em C no lugar de programar
+diretamente em //Assembly//:
+  * Por ser uma linguagem de alto nível (ao menos comparado a //Assembly//), C permite maior evidenciação sobre o que o programa deve fazer, isto é, é uma linguagem mais expressiva e intuitiva;
+  * Por ser uma linguagem portável, não será necessário reescrever o programa para cada arquitetura alvo.
+Para cada arquitetura de processamento, existem diferentes montadores.
+Você pode conferir uma lista (não exaustiva) no documento a seguir:
+  * //[[https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_assemblers|Comparison of assemblers]]// (em inglês)
 === Ligação ===
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 Perfiladores:
-  * [[https://sourceware.org/binutils/docs-2.42/gprof/index.html|GNU Profiler]] (''gprof'')
+  * ''gprof'' (existem diferentes implementações)
+    * [[https://www.unix.com/man-page/FreeBSD/1/gprof/|BSD]] (originário do 4.2BSD, presente em sistemas BSDs no geral)
+    * [[https://sourceware.org/binutils/docs-2.42/gprof/index.html|GNU]] (uma reimplementação no projeto [[https://www.gnu.org/software/binutils/|GNU Binutils]])
   * [[https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page|Linux Perf]] (''perf'')
   * [[https://valgrind.org/|Valgrind]]
   * [[https://oprofile.sourceforge.io/news/|OProfile]]