कंपाइलर में उपयोग होने वाले प्रमुख डेटा स्ट्रक्चर (Major Data Structures in Compiler)

कंपाइलर एक जटिल सॉफ्टवेयर सिस्टम है जो किसी प्रोग्रामिंग भाषा में लिखे गए सोर्स कोड को मशीन कोड में बदलता है। इस प्रक्रिया को कुशल और संगठित बनाने के लिए कंपाइलर में विभिन्न डेटा स्ट्रक्चर (Data Structures) का उपयोग किया जाता है। ये डेटा स्ट्रक्चर कंपाइलर के विभिन्न चरणों (phases) में आवश्यक सूचनाओं को संग्रहीत और संसाधित करते हैं।

📘 डेटा स्ट्रक्चर का महत्व (Importance of Data Structures in Compiler)

कंपाइलर में डेटा स्ट्रक्चर का मुख्य कार्य है:

• 🔹 Intermediate representations को store करना।
• 🔹 Tokens, symbols, और syntax trees को manage करना।
• 🔹 Error detection और code optimization में मदद करना।
• 🔹 Efficient memory allocation और program linking सुनिश्चित करना।

🧠 कंपाइलर में उपयोग होने वाले प्रमुख डेटा स्ट्रक्चर:

1️⃣ Symbol Table (सिंबॉल टेबल)

Symbol Table कंपाइलर का सबसे महत्वपूर्ण डेटा स्ट्रक्चर है। यह प्रोग्राम में उपयोग किए गए सभी identifiers — जैसे variables, functions, constants आदि — की जानकारी रखता है।

• संग्रहीत जानकारी: नाम, डेटा टाइप, स्कोप, मेमोरी लोकेशन, वैल्यू आदि।
• उपयोग: Semantic Analysis, Code Generation, और Optimization में।

int a = 10;
float b = 20.5;

यह कोड Symbol Table में इस प्रकार दर्ज होगा:

Identifier	Type	Scope	Memory
a	int	global	1000
b	float	global	1004

2️⃣ Syntax Tree (वाक्यविन्यास वृक्ष)

Syntax Tree एक tree-based संरचना है जो source code की grammatical structure को दर्शाता है। यह Syntax Analysis Phase में बनाया जाता है।

a = b + c * d;

इसका syntax tree इस प्रकार होगा:

        =
      /   
     a     +
          / 
         b   *
            / 
           c   d

3️⃣ Parse Tree

Parse Tree source code के हर production rule को दिखाता है। यह Syntax Tree से थोड़ा अधिक विस्तृत होता है और compiler को grammatical errors पकड़ने में मदद करता है।

4️⃣ Abstract Syntax Tree (AST)

AST Parse Tree का simplified version है। यह केवल जरूरी सिंटैक्सिक जानकारी रखता है और code generation के लिए उपयोग होता है।

5️⃣ Intermediate Code Representation (IR)

Intermediate Code वह representation है जो source code और machine code के बीच का पुल (bridge) है। इसमें डेटा स्ट्रक्चर जैसे Three Address Code (TAC), DAG (Directed Acyclic Graph) आदि का उपयोग होता है।

a = b + c * d
Intermediate Code:
t1 = c * d
t2 = b + t1
a = t2

6️⃣ Syntax Stack

Syntax Stack Parsing Process के दौरान उपयोग होता है। यह parser को यह तय करने में मदद करता है कि कौन सा production rule लागू करना है।

7️⃣ Semantic Stack

यह stack semantic attributes को track करता है, जैसे variables के टाइप्स और उनके संबंध (type checking और coercion के लिए)।

8️⃣ Code Generation Table

Code Generation के दौरान generated instructions को इस टेबल में store किया जाता है। यह optimization और linking के समय उपयोगी होता है।

⚙️ डेटा स्ट्रक्चर के प्रकार (Types of Data Structures):

• Linear: Array, Stack, Queue
• Non-Linear: Tree, Graph
• Hash-based: Symbol Table में उपयोग

📗 कंपाइलर के प्रत्येक चरण में डेटा स्ट्रक्चर का उपयोग:

Phase	Data Structure Used
Lexical Analysis	Input Buffer, Symbol Table
Syntax Analysis	Parse Tree, Stack
Semantic Analysis	Symbol Table, Semantic Stack
Optimization	DAG, Intermediate Representation
Code Generation	Code Table, Register Table

🌍 2025 में आधुनिक कंपाइलरों में डेटा स्ट्रक्चर का उपयोग:

• 🔹 Hash Tables का Symbol Table में तेज़ एक्सेस के लिए उपयोग।
• 🔹 Graph Structures का dependency analysis में प्रयोग।
• 🔹 Dynamic Memory Structures का JIT compilation में।
• 🔹 Abstract Syntax Graph (ASG) जैसी नई तकनीकें।

📙 निष्कर्ष:

डेटा स्ट्रक्चर कंपाइलर की रीढ़ है। यह हर चरण में आवश्यक डेटा को संग्रहीत और प्रबंधित करता है। 2025 में, आधुनिक कंपाइलर AI-सक्षम data structures का उपयोग कर रहे हैं जो न केवल कोड को समझते हैं बल्कि उसे बेहतर बनाते भी हैं।