BAHASA PEMROGRAMAN (Teknik Kompilasi)

Bahasa Pemrograman

Bahasa pemrograman adalah bahasa yang menjadi sarana manusia untuk berkomunikasi dengan komputer. Pikiran manusia yang tidak terstruktur harus dibuat terstruktur agar bisa berkomunikasi dengan komputer.  Komputer memerlukan kepastian dan logika yang benar untuk dapat melakukan suatu instruksi tertentu. Untuk itu diperlukan algoritma yg baik dan benar.

Penggolongan bahasa pemrograman berdasarkan tingkat ketergantungannya dengan mesin : 

Bahasa Mesin

Bahasa mesin adalah bahasa yang berisi kode-kode mesin yang hanya dapat diinterpretasikan langsung oleh mesin komputer. Bahasa mesin sering juga disebut native code (sangat tergantung pada mesin tertentu). Bahasa ini merupakan bahasa level terendah dan berupa kode biner 0 dan 1. Sekumpulan instruksi dalam bahasa mesin dapat membentuk microcode (semacam prosedur dalam bahasa mesin).

Contoh:

untuk mesin IBM/370

0001100000110101 = 1835

yang berarti mengkopikan isi register 5 ke register 3

Keuntungan          : Eksekusi cepat

Kerugian                : Sangat sulit dipelajari manusia

Bahasa Assembly (Mnemonic Code)

Merupakan bentuk simbolik dari bahasa mesin, dianggap sebagai bahasa pemrograman yang pertama kali berbentuk string dan lebih mudah dimengerti manusia. Setiap kode bahasa mesin memiliki simbol sendiri dalam bahasa assembly.

Misalnya ADD untuk penjumlahan, MUL untuk perkalian, SUB untuk pengurangan, dan lain-lain.

Sekumpulan kode - kode bahasa assembly dapat membentuk makroinstruksi. Bahasa assembly juga memiliki program pendebug-nya, tidak seperti bahasa mesin.

Misalnya: Turbo Assembler dan debug pada DOS.

Assembler akan mencocokkan token simbol dari awal s/d akhir, kemudian dikodekan menjadi bahasa mesin.

Ke lebihan  : Eksekusi cepat, masih bisa dipelajari daripada bahasa mesin, file hasil sangat kecil.

Kekurangan :  Tetap sulit dipelajari, program sangat panjang.

Bahasa Tingkat Tinggi (High Level Language) / user oriented

Bahasa ini lebih dekat dengan bahasa manusia. Bahasa ini juga memberikan banyak sekali fasilitas kemudahan pembuatan program, misalnya: variabel, tipe data, konstanta, struktur kontrol, loop, fungsi, prosedur dan lain-lain. Contoh: Pascal, Basic, C++, dan Java. Mendukung information hiding, enkapsulasi, dan abstract data type.

Bahasa Tingkat tinggi memiliki generasi, misalnya generasi ke-3 (Pascal, C/C++) dan generasi ke-4 (Delphi, VB, VB.NET, Visual Foxpro)

Keuntungan         :     - Mudah dipelajari

                                   - Mendekati permasalahan yang akan dipecahkan

                                   - Kode program pendek

Kerugian               :     Eksekusi lambat

Bahasa yang berorientasi pada masalah spesifik (specific problem oriented).

Bahasa ini adalah bahasa yang digunakan langsung untuk memecahkan suatu masalah tertentu.

Contoh : SQL untuk aplikasi database, COGO untuk aplikasi teknik sipil, Regex untuk mencocokkan pola pada string tertentu, MatLab untuk matematika, dll.

Bahasa problem oriented kadang digolongkan ke dalam bahasa tingkat tinggi.

Translator

Translator (penerjemah) melakukan pengubahan source code / source program (program sumber) ke dalam target code / object code / object program (program objek).

Source code ditulis dalam bahasa sumber, object code berupa bahasa pemrograman lain / bahasa mesin pada suatu komputer.

Jadi penerjemah membaca suatu program yang ditulis dalam bahasa sumber dan menerjemahkan bahasa sumber ke dalam suatu bahasa lain.

Saat melakukan proses penerjemahan, penerjemah akan melaporkan adanya keanehan/kesalahan yang mungkin diketemukan.

Ada beberapa macam translator, yaitu :

Assembler

Source code adalah bahasa assembly, object code adalah bahasa mesin

contoh : Turbo Assembler, Macro Assembler

Interpreter

Input berupa source code yaitu bahasa scripting seperti PHP, Basic, Perl, Javascript, ASP, Java bytecode, Basic, Matlab, Matematica, Ruby.

 Interpreter tidak menghasilkan object code. Hanya menghasilkan translasi internal. Input dapat berasal dari source code maupun dari inputan program dari user. Source code dan inputan data user diproses pada saat yang bersamaan.

 Pada interpreter, program tidak harus dianalisis seluruhnya dulu, tapi bersamaan dengan jalannya program.

Keuntungan          : mudah bagi user, debuging cepat

Kekurangan         : eksekusi program lambat, tidak langsung menjadi program  executable.

Kompilator (Compiler)

Istilah compiler muncul karena dulu ada program yang menggunakan subrutin-subrutin atau pustaka-pustaka untuk keperluan yang sangat khusus yang dikumpulkan menjadi satu sehingga diistilahkan compiled.

 Input berupa source code program seperti Pascal, C, C++. Object code adalah bahasa assembly. Source code dan data input diproses pada saat yang berbeda.

Compile time adalah saat pengubahan dari source code menjadi object code. Runtime adalah saat eksekusi object code dan mungkin menerima input data dari user. Output : bahasa assembly. Kemudian oleh linker dihasilkan file EXE.

Kekurangan         : debugging lebih lambat

Keuntungan         : eksekusi program lebih cepat, menghasilkan file executable yang berdiri sendiri.

Tahap–tahap Kompilasi

Kompilator (compiler) adalah sebuah program yang membaca suatu program yang ditulis dalam suatu bahasa sumber (source language) dan menterjemah-kannya ke dalam suatu bahasa sasaran (target language).

Proses kompilasi dikelompokan ke dalam dua kelompok besar:

1.      Tahap Analisa (Front-end)

Menganalisis source code dan memecahnya menjadi bagian-bagian dasarnya. Menghasilkan kode level menengah dari source code input yang ada.

2.        Tahap Sintesa (Back-end)           

Membangun program sasaran yang diinginkan dari bentuk antara.

Tahap-tahap yang harus dilalui pada saat mengkompilasi program, yaitu:

1.  Analisa Leksikal                                                              

2.  Analisa Sintaks            Tahap analisa (front-end)

3.  Analisa Semantik                                                          

4.  Pembangkit Kode Antara

5.  Code optimization            Tahap sintesa (back-end)

6. Object code generation

Keterangan :

-            Analisa Leksikal (scanner)

Berfungsi memecah teks program sumber menjadi bagian-bagian kecil yang mempunyai satu arti yang disebut token, seperti : konstanta, nama variabel, keyword, operator.

-            Analisa Sintaks(parser)

Berfungsi mengambil program sumber (sudah dalam bentuk barisan token) dan menentukan kedudukan masing-masing token berdasarkan aturan sintaksnya dan memeriksa kebenaran dan urutan kemunculan token.

-             Analisa Semantik

Berfungsi menentukan validitas semantiks/keberartian program sumber. Biasanya bagian ini digabung dengan Pembangkit kode antara (intermediate code generator).

-            Pembangkit Kode Antara

Berfungsi membangkitkan kode antara.

-            Code optimation

Berfungsi mengefisienkan kode antara yang dibentuk.

-            Code generator

Berfungsi membangkitkan kode program target dalam bahasa target yang ekivalen dengan bahasa sumber .

-            Symbol table management

Berfungsi mengelola tabel simbol selama proses kompilasi. Tabel simbol adalah struktur data yang memuat record untuk tiap identifier dengan atribut-atribut identifier itu.

-            Penangan Kesalahan (Error handler)

Berfungsi menangani kesalahan yang berlangsung selama proses kompilasi.

Contoh :

pernyataan pemberian nilai (assignment) :

position := initial + rate * 60

Lexical analysis

Mengelompokkan pernyataan tersebut menjadi token-token sebagai berikut :

                     1. Token identifier position

                     2. Token simbol assignment :=

                     3. Token identifier initial

                     4. Token tanda plus +

                     5. Token identifier rate

                     6. Token tanda perkalian *

                     7. Token konstanta angka 60

Ketika identifier pada program sumber ditemukan lexical analyzer, identifier dimasukkan ke tabel simbol.

position := initial + rate * 60

diubah menjadi

id1 := id2 + id3 * 60

Syntax analysis

Memparsing atau membentuk pohon sintaks pernyataan, yaitu :

Semantic analysis

Memeriksa kebenaran arti program sumber, mengumpulkan informasi tipe bagi tahap berikutnya. Tahap ini menggunakan pohon sintaks tahap syntax analysis untuk identifikasi operator dan operand suatu ekspresi dan kalimat. Komponen penting analisis semantik adalah pemeriksaan tipe, memeriksa operator yang harus mempunyai operand yang diijinkan oleh spesifikasi bahasa sumber.

Karena misal adanya pernyataan deklarasi di awal :

var

position, initial, rate : real                                                                     

Maka konstanta 60 dikonversi menjadi real dengan fungsi inttoreal(60) menjadi konstanta bilangan real.

Intermediate Code Generator

Intermediate code adalah representasi perantara antara bentuk bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin. Karena pada level berikutnya masih akan dilakukan optimasi, maka perlu dibuat representasi yang memudahkan optimasi, yang bukan merupakan bahasa mesin.

temp1 := inttoreal(60)

temp2 := id3 * temp1

temp3 := id2 + temp2

id1 := temp3

Code Optimization

Tahap code optimization proses identifikasi dan membuang operasi-operasi yang tidak perlu dari intermediate code generation untuk penyederhanaan sehingga nantinya kode mesin hasil menjadi lebih cepat. Kode-kode tersebut dioptimasi menjadi :

Temp1 := id3 * 60.0

Id1 := id1 + temp1

Code Generator

Tahap akhir kompilator adalah pembangkitan kode target/objek dan biasanya kode mesin atau assembly yang dapat direlokasi. Pembangkitan kode sangat bergantung pada mesin yang dipakai, misal :

MOVF id3, R2

MULF #60.0, R2

MOVF id2, R1

ADDF R2, R1

MOVF R1, id1

Preprocessor

Preprocessor adalah suatu program khusus menanggulangi terjadinya beberapa modul yang terpisah saat melakukan penulisan bahasa sumber menjadi beberapa file ke dalam suatu program baru. Suatu Preprocessor menghasilkan suatu input bagi suatu kompilator. Hal ini mungkin dilakukan oleh suatu kompilator antara lain:

·            Pemrosesan Makro

Makro yang merupakan kependekan dari suatu bagian program yang lebih panjang memungkinkan penulis program untuk memperpendek program yang ditulisnya. Dalam hal ini perlu dilakukan dua hal :

a.         Mendefinisikan makro yang digunakan.

Parameter yang didefinisikan pada makro disebut dengan parameter formal.

b.         Melakukan pemanggilan makro yang mungkin juga mengandung beberapa parameter. Sedangkan parameter yang digunakan untuk memanggil makro disebut dengan paramater actual.

·             Pengikutsertaan berkas (File Inclusion)

Suatu Preprocessor memungkinkan diikutsertakannya beberapa berkas program yang telah ditulis sebelumnya ke dalam program yang sedang ditulis. Biasanya berkas program yang ditulis sebelumnya merupakan segmen program yang sekali digunakan, banyak manfaatnya dan sering terjadi sudah merupakan bagian dari sistem bahasa yang digunakan.
Misalnya pada bahasa C, isi dari berkas global.h dapat diikutsertakan dalam program yang sedang ditulis dengan menggunakan perintah #include global.h.

·            Preprocessor Rasional

Preprocessor ini memberikan kemampuan baru dari suatu bahasa dengan fasilitas pengendalian aliran (flow-of-control) atau struktur data yang lebih baik. Misalnya dengan menambahkan kemampuan perintah while, if-then-else pada bahasa yang pada mulanya tidak mempunyai fasilitas tersebut. Hal ini biasanya dilakukan dengan menggunakan makro yang sudah ada dalam bahasa tersebut.

·            Perluasan Bahasa

Preprocessor ini memungkinkan suatu bahasa untuk berinteraksi dengan sistem atau bahasa lainnya. Misalnya pada bahasa C yang ditambahkan kemampuannya untk dapat mengakses data dalam suatu database. Untuk itu praprosesor memungkinkan menggunakan tanda ## yang menyatakan bahwa bagian ini bukan merupakan bagian dari bahasa C, tetapi berhubungan dengan sistem suatu paket database lain yang sudah baku. Dengan demikian bagian ini akan diterjemahkan kedalam pemanggilan procedure untuk melakukan akses database.

Mutu Compiler

a.     Kecepatan dan waktu proses kompilasi

Hal ini tergantung dari algoritma untuk menulis kompiler itu dan kompiler pengkompilasi.

b.     Mutu program objek

Dilihat dari ukuran dan kecepatan eksekusi program.

c.      Integrated Development Environtment (IDE)

Fasilitas-fasilitas terintegrasi yang dimiliki oleh kompiler. Misalnya untuk debugging, editing, dan testing. Contoh : bandingkan antara compiler Pascal dan Clipper.

Bootstrap

Metode Bootstrap dikembangkan oleh Nikolaus Writh, penulis bahasa Pascal. Metode Bootstrap adalah pembuatan kompilator secara bertingkat.

Metode ini menganggap bahwa C dibangun dengan Assembly, B dibangun dengan C, dan A dibangun dengan B. Jadi compiler dapat dibangan secara keseluruhannya dengan bahasa-bahasa sebelumnya. Metode Bootstrap berarti menulis suatu bahasa dengan kompiler versi sebelumnya.