Fundamentos de Compiladores, Arquitectura y Patrones de Diseño de Software

Fases de un Compilador

El proceso de compilación de un programa se divide en varias fases interconectadas, cada una con un propósito específico:

• Análisis Lexicográfico

  Se leen todos los caracteres del código fuente y se agrupan en cadenas llamadas lexemas. Durante esta fase, se elimina todo lo no necesario, como comentarios o espacios en blanco, para generar una secuencia de tokens.

• Análisis Sintáctico-Semántico

  Agrupa los componentes léxicos (tokens) en forma de frases gramaticales (árboles sintácticos) y se comprueba que todo es correcto según las reglas gramaticales y semánticas del lenguaje de programación.

• Generación de Código Intermedio

  Se crea una representación del programa a modo de pseudoensamblador, que es independiente de la máquina final. Este código facilita las fases posteriores de optimización.

• Optimización de Código

  Se optimiza el código intermedio anterior para que la máquina lo entienda y ejecute de manera más eficiente, reduciendo el tiempo de ejecución y el uso de recursos.

• Generación de Código Máquina

  Se crea el código final en lenguaje máquina, específico para la arquitectura de destino. Este código es directamente ejecutable por el procesador.

• Enlazador de Librerías

  Se enlaza nuestro código compilado con las librerías externas necesarias (funciones precompiladas) y se crea el código ejecutable final, listo para ser distribuido y ejecutado.

8. Arquitectura de Software

También conocida como arquitectura lógica, es un conjunto de decisiones fundamentales que definen, a nivel de diseño, los componentes de un sistema de software y sus interacciones. Estas decisiones son cruciales para que el proyecto llegue a buen término, estableciendo los fundamentos para el equipo de desarrollo y la evolución futura del sistema.

Componentes Fundamentales de la Arquitectura

• Usuario: Representa el elemento con el que interactúa el usuario final, generalmente a través de una interfaz gráfica o de línea de comandos.
• Reglas de Negocio: Son las que procesan la información, implementando la lógica específica del dominio para generar el resultado esperado.
• Gestión de Datos: Se encarga del almacenamiento, la recuperación y la manipulación eficiente de la información persistente del sistema.

Arquitecturas de Software Comunes

Arquitectura Monolítica

En esta arquitectura, el software se estructura en grupos funcionales, y todas las capas (presentación, lógica de negocio, datos) residen en el mismo servidor o proceso. Es una arquitectura tradicional, compacta y relativamente sencilla de desplegar inicialmente.

Arquitectura Cliente-Servidor

El software se reparte en dos partes principales: un lado solicita información o servicios (el cliente) y el otro, una computadora o proceso más potente, procesa las peticiones y envía las respuestas (el servidor). Permite la distribución de la carga de trabajo.

Arquitectura de Tres Niveles (o Capas)

Es una evolución de la arquitectura Cliente-Servidor, más compleja y escalable. La carga de trabajo se reparte en tres capas principales bien diferenciadas: presentación (interfaz de usuario), lógica de negocio (o cálculo) y almacenamiento (o datos).

8.1 Patrones de Diseño de Software

Los patrones de diseño son soluciones probadas y reutilizables a problemas comunes que surgen en el diseño de software. Establecen los componentes, la funcionalidad y el comportamiento de cada uno dentro de un sistema, facilitando el desarrollo y mantenimiento.

Tipos de Patrones de Diseño

• Patrones Creacionales

  Definen el modo en que se construyen y se instancian los objetos, haciendo el sistema independiente de cómo se crean sus objetos. Ejemplos incluyen Factory Method y Singleton.

• Patrones Estructurales

  Establecen las relaciones y organizaciones entre los distintos componentes de nuestro software, facilitando la composición de objetos y clases para formar estructuras más grandes. Ejemplos incluyen Adapter y Decorator.

• Patrones de Comportamiento

  Describen las comunicaciones y la interacción entre objetos y clases, mejorando la flexibilidad y la reutilización del código. Ejemplos incluyen Observer y Strategy.

• Patrones de Interacción

  Su objetivo es definir diferentes directrices y modelos para la creación de interfaces de usuario, mejorando la experiencia y usabilidad del sistema.

8.2 Desarrollo en Tres Capas

El desarrollo en tres capas es una arquitectura común para organizar el código de una aplicación, separando claramente las responsabilidades y facilitando la escalabilidad y el mantenimiento:

• Capa de Presentación

  Es la capa que ve el usuario final en su pantalla. Se encarga de la interfaz de usuario, permitiendo la entrada de datos hacia el programa y mostrando los resultados de manera comprensible.

• Capa de Negocio (o Lógica de Negocio)

  Aplica las reglas de negocio para la gestión de datos y la lógica central de la aplicación. Alberga los programas principales y se comunica tanto con la capa de presentación como con la capa de datos.

• Capa de Datos

  Es la capa de acceso a datos, utilizada para solicitar cómo persistir la información. Los datos se guardan en una base de datos (relacional, NoSQL, etc.) y se devuelve la confirmación del proceso o, por el contrario, un mensaje de error.