Interpretador de Linguagem C-Like com TypeScript e ANTLR

Este projeto consiste em um Interpretador completo para um subconjunto da linguagem C, desenvolvido em TypeScript utilizando a ferramenta ANTLR4 para análise léxica e sintática.

O sistema realiza todas as etapas de um compilador moderno: Pré-processamento, Análise Sintática, Análise Semântica e Interpretação (Execução).

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Índice

1. Funcionalidades Implementadas
2. Pré-requisitos
3. Instalação e Configuração
4. Como Executar
5. Arquitetura do Projeto
6. Exemplos de Sintaxe
7. Estrutura de Arquivos

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Funcionalidades Implementadas

O interpretador atende aos requisitos propostos para a avaliação, incluindo:

Tipos de Dados e Estruturas

• Tipos Primitivos: int, float, char, string, void.
• Structs: Definição, declaração e acesso a membros (ponto.x).
• Unions: Definição e simulação de memória compartilhada (sobrescrita de valor).
• Arrays: Vetores unidimensionais com leitura e escrita (arr[i]).

Controle de Fluxo

• Condicionais: if, if...else.
• Seleção: switch / case / default.
• Laços de Repetição:
  • while
  • do...while
  • for

Funções e Escopo

• Funções: Declaração com e sem retorno (void).
• Recursão: Suporte completo.
• Escopo: Gerenciamento de variáveis globais, locais e parâmetros.
• Retorno: Validação semântica de tipos de retorno.

Pré-processador e Ferramentas

• #include: Inclusão recursiva de arquivos externos.
• #define: Definição de constantes globais.
• Comentários: Linha (//) e Bloco (/* ... */).

Entrada e Saída (I/O)

• printf: Impressão formatada (%d, %s, etc.) ou múltipla.
• puts: Impressão com quebra de linha automática.
• scanf / gets: Entrada de dados síncrona pelo terminal.

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Pré-requisitos

• Node.js (v14 ou superior)
• npm (Gerenciador de pacotes do Node)

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Instalação e Configuração

1. Clone o repositório (ou extraia os arquivos na pasta do projeto):

   # Entre na pasta do projeto
   cd compilador_ts
   

2. Instale as dependências:

   npm install
   

3. Gere o Parser e Lexer (ANTLR): Ele lê o arquivo .g4 e gera os códigos TypeScript base.

   npm run build:antlr
   

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Como Executar

1. Edite o arquivo de teste: Abra o arquivo test.lang na raiz do projeto e escreva o código que deseja interpretar.

   Nota: Se usar #include "arquivo.lang", certifique-se de que o arquivo incluído também existe na raiz.

2. Execute o interpretador:

   npx ts-node src/index.ts
   

3. Interação: Se o seu código contiver scanf, o terminal pausará. Digite o valor e pressione ENTER.

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Arquitetura do Projeto

O projeto segue um pipeline de execução em quatro estágios:

1. Pré-processador (index.ts)

Antes da análise, o sistema lê o arquivo fonte e resolve recursivamente todas as diretivas #include, gerando um único buffer de código para compilação.

2. Análise Léxica e Sintática (ANTLR4)

Define a gramática no arquivo grammar/TrabalhoCompiladores.g4. O ANTLR gera a árvore sintática abstrata (AST) e os tokens.

3. Análise Semântica (SemanticAnalyzer.ts)

Percorre a AST utilizando o padrão Visitor.

• Monta a Tabela de Símbolos (SymbolTable.ts).
• Verifica tipos (ex: não somar int com string).
• Verifica existência de variáveis e funções.
• Registra definições de structs, unions e #define.
• Relata erros semânticos no console.

4. Interpretador (Interpreter.ts)

Se a análise semântica for bem sucedida, o Interpretador percorre a AST novamente.

• Utiliza uma Memória em Tempo de Execução (RuntimeMemory.ts) baseada em pilha de escopos.
• Executa operações matemáticas e lógicas.
• Gerencia chamadas de função e recursão.
• Realiza I/O real (console.log, fs.readSync).

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Exemplos de Sintaxe

1. Structs e Arrays

struct Ponto {
    int x;
    int y;
};

void main() {
    struct Ponto p;
    p.x = 10;
    
    int arr[5];
    arr[0] = p.x * 2; 
    printf(arr[0]); // Saída: 20
}

2. Recursão e Controle de Fluxo

int fib(int n) {
    if (n <= 1) return n;
    return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

void main() {
    int resultado = fib(7);
    printf("Fibonacci de 7:", resultado); // Saída: 13
}

3. Unions e Memória Compartilhada

union Dados {
    int i;
    float f;
};

void main() {
    union Dados d;
    d.i = 10;
    d.f = 5.5; // Sobrescreve o espaço de memória
    printf(d.i); // Imprime a representação de 5.5 (valor compartilhado)
}

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Estrutura de Arquivos

/
├── grammar/
│   └── TrabalhoCompiladores.g4  # Definição da Gramática (Lexer/Parser)
├── src/
│   ├── parser/                  # Código gerado automaticamente pelo ANTLR
│   ├── index.ts                 # Ponto de entrada e Pré-processador
│   ├── Interpreter.ts           # Lógica de execução (Back-end)
│   ├── SemanticAnalyzer.ts      # Lógica de verificação (Front-end)
│   ├── SymbolTable.ts           # Gerenciamento de escopo e símbolos
│   ├── RuntimeMemory.ts         # Gerenciamento de memória em execução
│   └── ReturnValue.ts           # Classe auxiliar para controle de fluxo
├── test.lang                    # Arquivo de teste principal
├── my_utils.lang                # Arquivo auxiliar para teste de #include
├── package.json                 # Dependências e scripts
└── tsconfig.json                # Configuração do TypeScript

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Autoria

Universidade Estadual do Norte do Paraná Curso: Bacharelado em Ciência da Computação Disciplina: Compiladores Ano: 2025 Aluno: Diego Souza Vieira, Miguel Valentim de Almeida, William Haruo Yoshida