Compiladores I. Caracterizar um método de análise bottom-up. Compreender os mecanismos básicos envolvidos no processo de análise LR.

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1 Compiladores I Gerson Geraldo Homrich Cavalheiro Caracterizar um método de análise bottom-up Compreender oecanismos básicos envolvidos no processo de análise LR Oferecer as bases para utilização de uma ferramenta de geração de analisadores LR Análise Bottom-Up Revisão A Análise LR Introdução strutura geral e algoritmo básico Gramática LR Construção de tabelas sintáticas LR Prática: Yacc Princípio: Construir o nó mais à esquerda de uma árvore de derivação que ainda não foi construído mas que possui seus filhos já construídos xemplo: Para a gramática: + () id a entrada: A construção da árvore é: Possui diversas técnicas Precedência de operadores Utilizado em analisadores simples quando aplicado em situações que tenham semelhança com expressões aritméticas BC(k,n) Popular nos anos 70, atualmente em desuso LR e suas variantes Gramáticas LR têm sido aais empregadas, em particular a sua variante LALR (Adaptado de Grune 00) LR Analisador redutivo bottom-up L: left-to-right Varredura da entrada: da esquerda para a direita R: rightmost derivation Produz a derivação mais à direita ao reverso, ie, percorrendo as reduções de traz para frente, tem-se uma derivação mais a direita da cadeia de entrada Aplicação Gramáticas livres de contexto Geral e eficiente Ferramenta popular: Yacc Dada uma GLC, gera um analisador sintático LALR (Adaptado de Grune 00)

2 Métodos LR: LR imple LR; LR Canônico; LALR Lookahead LR LR Permite o estudo doecanismos empregados Prática através do uso do Yacc (LALR) Fita de entrada Pilha: s i : estado X i : símbolo da gramática : Duas partes: função de ações e função de desvio Dado um par (topo,tc) indica a próxima ação Programa diretor aída Cadeia de tokens de entrada a a i a n $ X m - X m- s 0 Pilha tc topo Análise LR (ações e desvios) aída Linhas: estados Colunas: terminais, não terminais stados 0 Ações terminais A Ç Õ Desvios não-terminais ndereçamento: M[ topo, tc ] Resulta em uma AÇÃO, pode implicar em um DVIO D V I O (Adaptado de Price 00) Comportamento do programa diretor De acordo com: tc : Token corrente (em curso de tratamento) e Topo : stado no topo da pilha Consulta a tabela de sintática e determina a ação correspondente, a qual pode ser: mpilhar Reduzir Aceitar rro A execução destas açõeodifica a configuração do analisador Configuração de um analisador LR é um par: Mudança de configuração: Mapeamento do par ( ) na tabela sintática identifica a ação Considere que a configuração corrente seja: audanças de configurações atingíveis são determinadas pelas ações executadas e M[ ] = MPILHAR s ntão novo estado é: a i s +

3 e M[ ] = RDUZIR A Inicial: Intermediário: -r -r, onde foram removidas * r entradas na pilha, onde r corresponde ao comprimento de Final: -r -r As, a a i i+, onde o estado s representa o DVIO( m-r,a) e M[ ] = ACITAR Análise sintática completa e M[ ] = RRO ncontrou um erro, pode ser chamado um procedimento de recuperação de erros ou abortar a compilação com uma mensagem adequada xemplo de operação Gramática ) + T 4) T 5) T T * F 6) T F 7) F () 8) F id sta do id s5 s5 6 s5 9 7 s5 0 s i :empilha entrada e o estado s i 8 s r i : reduz pela produção r i e 9 s7 implica DVIO 0 aceita: aceita r5 r5 r5 r5 branco: erro (Aho 995, p 96) + s6 r * s7 Ação ( ) r $ aceita r 8 Desvio T F xemplo Para a gramática e tabela sintática apresentadas anteriormente, represente oovimentos de um analisador sintático LR considerando o seguinte estado inicial: ( 0, id*id+id$ ) ste estado representa que a pilha encontra-se vazia e a cadeia de entrada a ser analisada é a operação id*id+id O que acontece quando o estado inicial é dado por: ( 0, id**id+id$ ) O que poderia ser feito para tratar esta situação? Passo Pilha ntrada Ação 0 id*id+id$ mpilhar 0 id 5 *id+id$ Reduzir F 0 F *id+id$ Reduzir T 4 0 T *id+id$ mpilhar 5 0 T * 7 id+id$ mpilhar 6 0 T * 7 id 5 +id$ Reduzir F 7 0 T * 7 F 0 +id$ Reduzir T 8 0 T +id$ Reduzir 0 0 +id$ mpilhar id$ mpilhar id 5 $ Reduzir F F $ Reduzir T T 9 $ Reduzir id, Desvio(0,F) F, Desvio(0,T) id, Desvio(7,F) T * F, Desvio(0,T) T, Desvio(0,) id, Desvio(6,F) F, Desvio(6,T) + T, Desvio(0,) 4 0 $ Aceitar Passo Pilha ntrada Ação 0 id*id+id$ mpilhar 0 id 5 *id+id$ Reduzir F 0 F *id+id$ Reduzir T 4 0 T *id+id$ mpilhar 5 0 T * 7 id+id$ mpilhar 6 0 T * 7 id 5 +id$ Reduzir F 7 0 T * 7 F 0 +id$ Reduzir T 8 0 T +id$ Reduzir 0 0 +id$ mpilhar id$ mpilhar id 5 $ Reduzir F F $ Reduzir T T 9 $ Reduzir id, Desvio(0,F) F, Desvio(0,T) id, Desvio(7,F) T * F, Desvio(0,T) T, Desvio(0,) id, Desvio(6,F) F, Desvio(6,T) + T, Desvio(0,) 4 0 $ Aceitar

4 Gramática para qual é possível construir uma tabela sintática xistem GLC que não são LR, mas que podem ser evitadas nas construções típicas de linguagens de programação Para uma GLC ser LR deve existir um analisador sintático de empilhar e reduzir que processando a entrada da esquerda para a direita seja capaz de reconhecer as produções do lado direito desta gramática, quando aesmas surgirem no topo da pilha Um analisador LR não precisa varrer toda a pilha para saber quando o lado direito de uma produção surge no topo: o símbolo de estado no topo da pilha contém a informação necessária m uma gramática LR(k), k símbolos de entrada (lookahead) podem ser utilizados para auxiliar o reconhecimento de uma produção Baseia-se em um conjunto canônico de itens LR(0) Definição de item LR(0), ou simplesmente item: Um item de uma gramática G é uma produção de G com um ponto em uma de suas posições do lado direito Para A, A xemplo: Produção: A XYZ Itens: A XYZ A XYZ A XYZ A XYZ Construção do conjunto canônico de itens LR(0) requer duas operações: stender a gramática com a produção: Computar as funções: closure goto sobre o conjunto de itens closure(i) e I é um conjunto de itens de uma gramática G, o conjunto de itens closure(i) é construído a partir das regras: Todo item de I pertence a closure(i) e A X pertence à closure(i) e X é uma produção, então adicionar em closure(i) X xemplo: a [ L ] L L ; Para I = { [L]}, closure(i) = { [L], L L ;, L, a, [L]} goto(i,x) é formado: pela produção que representa o avanço do ponto sobre X em I, e pela a função closure do conjunto resultante Para X terminal ou não terminal, goto(i,x), onde A X pertence a I, é dada pela função closure dos itens A X xemplo: a [ L ] L L ; Algoritmo para obter o conjunto canônico LR(0) Inicialização: C = { I 0 = closure({ }) } Repita: Para todo I em C e todo X em G, tq goto(i,x) adicione goto(i,x) à C Até que todos conjuntos tenham sido adicionados em C I = { [L], L L ; } goto(i, ; ) = { L L ;, a, [L] }

5 ntrada: Conjunto C = {I 0,I,, I n } para G, e I 0 estado inicial aída: Tabela de análise LR para G Algoritmo: Para cada estado i e goto(i i,a) == I j ntão: AÇÃO[i,a] = MPILHA j e I i contém A ntão Para todo eguinte(a) AÇÃO[i,a] = RDUZ n // n == número da produção A e I i contém ntão AÇÃO[i,$] = ACITA e goto(i i,a) = I j ntão DVIO[i,A] = j Yacc: Yet Another Compiler Compiler Início da década de 970 C Jonhson Popular nos ambientes Unix Conhecidos como bison nas distribuições Linux atuais Faz par com o Lex Fluxo de desenvolvimento com Yacc: yacc sintaticoy ytabc lexyyc cc aout Formato do arquivo %{ Definições C %} Declarações de tokens Regras de tradução Rotinas de suporte Formato do arquivo xemplo (adaptado de Aho, 995) %{ #include <stdioh> #define YYTYP double %} %token NUMRO left '+' '-' left '*' '/' linhas : linhas expr '\n' { printf("%g\n", $); } : linhas '\n' ; expr : expr '+' expr { $$ = $ + ; } : expr '-' expr { $$ = $ - ; } : expr '*' expr { $$ = $ * ; } : expr '/' expr { $$ = $ / ; } : NUMRO ; #include "yylexc" xercícios stenda o exemplo de uso do Yacc para uma calculadora permitindo o uso de expressões com parênteses Incorpore o analisador léxico desenvolvido com Lex para reconhecimento de expressões aritméticas desenvolvido no módulo Análise intática com a calculadora desenvolvida no exercício 4 Rastreie oovimentos que seriam feitos pela calculadora acima para reconhecimento de expressões de forma poder mostrar o processo de análise 5 Implemente em Yacc uma gramática capaz de reconhecer comandos que possuam expressões do tipo if-then-else, considerando que pode ocorrer o aninhamento de expressões Aho, A V; ethi, R; Ullman, J D Compiladores: Princípios, Técnicas e Ferramentas Rio de Janeiro: LTC p Referência sobre o assunto Apresenta com detalhes os algoritmos trabalhados e uma extensa lista de exercícios Apresenta uma introdução ao uso do Yacc A maior parte deste material foi composta a partir desta referência Price, A M A; Toscani, Implementação de Linguagens de Programação: Compiladores a ed Porto Alegre: Instituto de Informática da UFRG/agra-Luzzatto 0096p Apresenta uma visão introdutória Os algoritmos são apresentados de forma superficial É um resumo suficiente da matéria Grune, D; Bal, H ; Jacobs, C J H; Langendoen, K G Projeto Moderno de Compiladores: Implementação e Aplicações Rio de Janeiro: Campus 00 67p ncontra-se organizado de forma não usual eu ponto forte é ser bastante visual e pode apoiar a compreensão doétodos