कंपाइलर डिज़ाइन में सिंबल टेबल (Symbol Table in Compiler Design)

Symbol Table Compiler Design का एक अत्यंत महत्वपूर्ण घटक है, जो प्रोग्राम में उपयोग किए गए सभी पहचानकर्ताओं (identifiers) — जैसे variables, functions, classes, constants आदि — की जानकारी संग्रहीत करता है। इसे Compiler की “Dictionary” कहा जा सकता है क्योंकि यह प्रत्येक पहचानकर्ता से संबंधित सभी डेटा (data attributes) को संरक्षित रखता है।

परिचय (Introduction)

कंपाइलर प्रोग्राम को Translate करते समय कई बार किसी Identifier की जानकारी की आवश्यकता होती है — जैसे उसका Type, Scope, Address, Value, Size आदि। Symbol Table इस जानकारी को तेज़ी से प्राप्त करने के लिए संरचित रूप में संग्रहीत करती है।

Compiler के विभिन्न चरण जैसे Lexical Analysis, Syntax Analysis, Semantic Analysis, और Code Generation सभी Symbol Table का उपयोग करते हैं।

सिंबल टेबल का उद्देश्य (Purpose of Symbol Table)

• प्रत्येक Identifier के बारे में जानकारी रखना।
• Variable Declaration और Scope Management में सहायता करना।
• Memory Allocation के लिए Address जानकारी प्रदान करना।
• Type Checking और Error Detection में सहायता करना।

Symbol Table में संग्रहीत जानकारी (Information Stored in Symbol Table)

Field	Description
Identifier Name	वेरिएबल या फ़ंक्शन का नाम।
Data Type	उस Identifier का डेटा टाइप (int, float, char आदि)।
Scope	कहाँ तक यह वैध है (Local या Global)।
Memory Location	Variable का Address।
Value	Current Value या Constant।
Parameter List	फ़ंक्शन के लिए आर्गुमेंट्स की सूची।
Line Number	जहाँ Variable/Function घोषित हुआ।

सिंबल टेबल के निर्माण के चरण (Phases of Symbol Table Construction)

1. Insertion: नया Identifier मिलने पर Symbol Table में Entry बनाई जाती है।
2. Lookup: किसी Identifier की जानकारी प्राप्त की जाती है।
3. Modification: यदि Variable को नया Value या Scope दिया जाता है, तो उसकी जानकारी अपडेट की जाती है।
4. Deletion: Scope समाप्त होने पर Identifier को हटाया जाता है।

Symbol Table की संरचना (Structure of Symbol Table)

Symbol Table को कई तरीकों से implement किया जा सकता है, जैसे:

• Linear List – साधारण सूची आधारित तरीका, छोटा प्रोग्राम के लिए।
• Hash Table – सबसे तेज़ तरीका, Identifier को Hash Function के माध्यम से Index किया जाता है।
• Binary Search Tree – Ordered Symbol Storage के लिए उपयोगी।
• Trie Structure – Language Parsers में उपयोग किया जाता है।

Hash Table Example:

यदि कोई Identifier “sum” है, तो Hash Function उसका Index निकालता है:

index = hash('sum') % TABLE_SIZE;

सिंबल टेबल Compiler के विभिन्न चरणों में (Use of Symbol Table in Compiler Phases)

• Lexical Analysis: नए Identifier मिलने पर Symbol Table में जोड़े जाते हैं।
• Syntax Analysis: Structure Validation के दौरान Reference किया जाता है।
• Semantic Analysis: Type Checking और Scope Validation में उपयोग।
• Intermediate Code Generation: Address Mapping और Variable Handling के लिए।
• Optimization & Code Generation: Constant Propagation और Dead Code Removal में सहायता।

Scope और Lifetime Management

Symbol Table Scope Hierarchy को बनाए रखता है ताकि Compiler यह तय कर सके कि किसी Variable का Reference किस Scope से है — Global, Local या Nested।

उदाहरण:

int a = 10;
void func() {
   int a = 5; // Local Variable
}

यहाँ दो अलग-अलग Variables हैं — Global और Local — और Symbol Table उनके Scope को अलग-अलग रखता है।

Nested Scopes के लिए Symbol Table

Nested Blocks (जैसे Loops, Functions, Classes) में Symbol Tables Hierarchical रूप से बनती हैं। प्रत्येक Table अपने Parent Scope को संदर्भित करती है।

Implementation Example:

struct SymbolTable {
   string name;
   string type;
   int scope_level;
   SymbolTable *parent;
};

Symbol Table Operations (क्रियाएँ)

Operation	Description
Insert()	नई Entry जोड़ना।
Lookup()	Identifier की जानकारी खोजनी।
Delete()	Scope समाप्त होने पर हटाना।
Modify()	Identifier की Value या Type बदलना।

Compiler में Symbol Table के लाभ (Advantages)

• Fast Lookup के माध्यम से Compilation Speed बढ़ाता है।
• Type Checking और Semantic Validation को आसान बनाता है।
• Code Generation में Address Mapping में सहायता करता है।
• Memory Optimization में योगदान देता है।

Symbol Table की सीमाएँ (Limitations)

• Memory Overhead हो सकता है।
• Nested Scope Tables को संभालना जटिल हो सकता है।
• Dynamic Languages में Symbol Resolution कठिन होता है।

निष्कर्ष (Conclusion)

Compiler Design में Symbol Table वह केंद्रीय डेटा संरचना है जो Compilation Process को कुशल और सटीक बनाती है। यह Compiler को Variable, Function और Scope Management में सहायता करती है। एक प्रभावी Symbol Table Implementation Compiler की गति और दक्षता दोनों को बढ़ाता है।