[pt] Expressões regulares são um formalismo utilizado para descrever linguagens regulares e compõem a base de diversas bibliotecas de casamento de padrão. No entanto, existem determinados padrões úteis que são complexos ou impossíveis de serem descritos com expressões regulares puras. Devido a essas limitações, linguagens de script modernas disponibilizam bibliotecas de casamento de padrões baseadas em regexes, isto é, extensões de expressões regulares compostas, principalmente, por construções ad-hoc que focam em problemas específicos. Apesar de serem muito úteis na prática, os regexes possuem implementações complexas e distantes do formalismo original de expressões regulares. Parsing Expression Grammars (PEG) são uma alternativa formal para reconhecer padrões e possuem mais expressividade que expressões regulares sem necessitar de contruções ad-hoc. O objetivo deste trabalho é estudar formas de conversão de regexes para PEGs. Para isso, estudamos as implementações atuais de regexes e mostramos a conversão de algumas construções para PEGs. Por fim, apresentamos uma implementação da conversão de regexes para PEGs para a linguagem Lua. / [en] Regular expressions are a formalism used to describe regular languages and form the basis of several pattern-matching libraries. However, many interesting patterns either are difficult to describe or cannot be described by pure regular expressions. Because of these limitations, modern scripting languages have pattern matching libraries based on regexes, ie, extensions of regular expressions mainly composed by a set of ad-hoc constructions that focus on specific problems. Although very useful in practice, these implementations are complex and distant from the original formalism of regular expressions. Parsing Expression Grammars (PEG) are a formal alternative to recognize patterns and it is much more expressive than pure regular expressions and does not need use ad-hoc constructions. The goal of this work is to study the convertion of regexes to PEGs. To accomplish this task, we studied the current implementations of regexes and show how to convert some constructions to PEGs. Finally, we present an implementation that convert regexes to PEGs for the Lua language.

[pt] Um cenário comum atualmente é o de aplicações desenvolvidas usando duas linguagens de programação a fim de otimizar partes onde o desempenho é crítico e permitir extensibilidade através de scripts escritos pelo usuário. Há várias formas de se obter esse tipo de interoperabilidade; idealmente, entretanto, uma linguagem deve prover uma interface de acesso externo (foreign language interface, FLI) que permita ao programador receber e enviar tanto chamadas como dados para outra linguagem. Este trabalho discute as principais questões envolvendo o projeto de APIs para integração de ambientes de execução de linguagens em aplicações C. Apresentamos os principais problemas enfrentados na interação entre código executando em um ambiente com características inerentemente dinâmicas como o de uma linguagem de script com código C. Comparamos aqui as abordagens empregadas por cinco linguagens no tratamento da comunicação entre os espaços de dados de C e do ambiente de execução embutido e as conseqüências destas abordagens no gerenciamento de memória, bem como no compartilhamento de código entre a aplicação C e o da linguagem de script. Ilustramos as diferenças das APIs destas linguagens e o impacto destas no código resultante de uma aplicação C através de um estudo de caso. Diferentes linguagens de script são embutidas como plugins de uma mesma biblioteca, que por sua vez expõe a aplicações clientes uma API genérica de scripting. Assim, o código de cada plugin permite observar de forma clara e isolada os procedimentos adotados em cada linguagem para chamada de funções, registro de funçoes C e conversão de dados entre os ambientes. / [en] Applications written in two programming languages, in order to optimize parts where performance is critical or to obtain extensibility through userwritten scripts, are commonplace nowadays. There are several ways to obtain this kind of interoperability; ideally, however, a language should provide a foreign language interface (FLI), allowing the programmer to send and receive both data and function calls to the external language. This work discusses the main issues involving the design of APIs for the integration of language environments within C applications. We present the main problems faced in the interaction between code executed in an environment with inherently dynamic characteristics such as a scripting language and C code. We compare the approaches employed by five languages when handling communication between the data spaces of C and the embedded runtime environment and the consequences of these approaches in memory management, as well as sharing of code between the C application and that from the scripting language. We illustrate the differences of the APIs of those languages and their impact in the resulting code of a C application through a case study. Different scripting languages were embedded as plugins for a library, which on its turn exposes to client applications a generic scripting API. This way, the code of each plugin allows us to observe in a clear and isolated way the procedures adopted by each language for function calls, registration of C functions and conversion of data between the environments.

[pt] Inchaço de memória e um problema que ocorre quando a memória consumida por um programa excede a expectativa do programador. Em muitos casos, o inchaço de memória prejudica o desempenho ou, até mesmo, interrompe a execução de aplicações. Detectar e consertar inchaços de memória é uma tarefa difícil para programadores e, portanto, eles costumam usar ferramentas para identificar e consertar problemas desta natureza. Nas últimas duas décadas, muitos trabalhos e ferramentas foram desenvolvidos com o intuito de ajudar programadores a abordar problemas de inchaço de memória, entre eles perfiladores de memória. Apesar de perfiladores de memória terem sido muito estudados nos últimos anos, existe uma lacuna em relação a linguagens de script. Nessa dissertação, nós estudamos perfiladores de memória para linguagens de script. Primeiro, nos propomos uma classificação que divide as ferramentas em manual e automática baseada em como elas são usadas pelos programadores. Em seguida, após estudar ferramentas disponíveis em três linguagens de script diferentes, nós experimentamos algumas das técnicas estudadas ao construir dois perfiladores de memória automáticos para ajudar programadores Lua a resolver inchaços de memória. Finalmente, nós avaliamos ambas as ferramentas com relação a facilidade de integração ao programa, a utilidade dos relatórios para o entendimento de programas desconhecidos e para a localização de inchaços de memória e ao custo de desempenho que elas geram. / [en] Memory bloat is a software problem that happens when the memory consumption of a program exceeds the programmer s expectations. In many cases, memory bloat hurts performance or even crashes applications. Detecting and fixing memory bloat problems is a difficult task for programmers and, thus, they usually need tools to identify and fix these problems. The past two decades produced an extensive research and many tools to help programmers tackle memory bloat, including memory profilers. Although memory profilers have been largely studied in the last years, there is a gap regarding scripting languages. In this thesis, we study memory profilers in scripting languages. First, we propose a classification in which we divide memory profilers in manual and automatic, based on how the programmer uses the memory profiler. Then, after reviewing memory profilers available in three different scripting languages, we experiment some of the studied techniques by implementing two automatic memory profilers to help Lua programmers deal with memory bloat. Finally, we evaluate our tools regarding how easy it is to incorporate them to a program, how useful their reports are to understand an unknown program and track memory bloats, and how much overhead they impose.

[pt] Nos últimos anos, as linguagens de script ganharam muita importância em diversas áreas da computação. Uma das áreas onde essas linguagens ainda são pouco exploradas é na área de computação paralela. A computação paralela sempre foi fortemente associada a computação científica, mas recentemente ela ganhou uma nova importância com a popularização de processadores multi-core. Com esse crescimento se torna necessário o surgimento de novos paradigmas de programação paralela para facilitar o desenvolvimento e dinamizar as aplicações, e linguagens de script podem ser usadas para isso, trazendo dinamismo, simplicidade e flexibilidade às aplicações. Esta dissertação visa estudar um modelo híbrido de programação entre duas linguagens de programação, Lua e Charm plus plus. / [en] Recently, scripting languages have become very important in many fields of computer science. One area in which these languages have not been explored is paralel programming. Paralel programming has always been strongly associated with scientific usage, but recently, with the growth in popularity of multi core systems, it has gained a new field of action. With this change, the development of new programming paradigms of paralel programming become necessary in order to make development easier and applications more dynamic. Scripting languages may be used for this, bringing dynamics, flexibility and simplicity to aplications. This dissertation aims to study a hybrid programming model with two programming languages, Charm plus plus and Lua.

[pt] Linguagens dinamicamente tipadas, tais como Lua, não usam tipos estáticos em favor de simplicidade e exibilidade, porque a ausência de tipos estáticos significa que programadores não precisam se preocupar em abstrair tipos que devem ser validados por um verificador de tipos. Por outro lado, linguagens estaticamente tipadas ajudam na detecção prévia de diversos bugs e também ajudam na estruturação de programas grandes. Tais pontos geralmente são vistos como duas vantagens que levam programadores a migrar de uma linguagem dinamicamente tipada para uma linguagem estaticamente tipada, quando os pequenos scripts deles evoluem para programas complexos. Sistemas de tipos opcionais nos permitem combinar tipagem dinâmica e estática na mesma linguagem, sem afetar a semântica original da linguagem, tornando mais fácil a evolução de código tipado dinamicamente para código tipado estaticamente. Desenvolver um sistema de tipos opcional para uma linguagem dinamicamente tipada é uma tarefa desafiadora, pois ele deve ser o mais natural possível para os programadores que já estão familiarizados com essa linguagem. Neste trabalho nós apresentamos e formalizamos Typed Lua, um sistema de tipos opcional para Lua, o qual introduz novas características para tipar estaticamente alguns idiomas e características de Lua. Embora Lua compartilhe várias características com outras linguagens dinamicamente tipadas, em particular JavaScript, Lua também possui várias características não usuais, as quais não estão presentes nos sistemas de tipos dessas linguagens. Essas características incluem funções com aridade flexível, atribuições múltiplas, funções que são sobrecarregadas no número de valores de retorno e a evolução incremental de registros e objetos. Nós discutimos como Typed Lua tipa estaticamente essas características e também discutimos nossas decisões de projeto. Finalmente, apresentamos uma avaliação de resultados, a qual obtivemos ao usar Typed Lua para tipar código Lua existente. / [en] Dynamically typed languages such as Lua avoid static types in favor of simplicity and exibility, because the absence of static types means that programmers do not need to bother with abstracting types that should be validated by a type checker. In contrast, statically typed languages provide the early detection of many bugs, and a better framework for structuring large programs. These are two advantages of static typing that may lead programmers to migrate from a dynamically typed to a statically typed language, when their simple scripts evolve into complex programs. Optional type systems allow combining dynamic and static typing in the same language, without affecting its original semantics, making easier this code evolution from dynamic to static typing. Designing an optional type system for a dynamically typed language is challenging, as it should feel natural to programmers that are already familiar with this language. In this work we present and formalize the design of Typed Lua, an optional type system for Lua that introduces novel features to statically type check some Lua idioms and features. Even though Lua shares several characteristics with other dynamically typed languages such as JavaScript, Lua also has several unusual features that are not present in the type system of these languages. These features include functions with exible arity, multiple assignment, functions that are overloaded on the number of return values, and the incremental evolution of record and object types. We discuss how Typed Lua handles these features and our design decisions. Finally, we present the evaluation results that we achieved while using Typed Lua to type existing Lua code.