Análise Sintática Introdução

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1 Análise Sintática Introdução Renato Ferreira Linguagens e Automatas Linguagens formais são importantes em Computação Especialmente em linguagens de programação Linguagens regulares A linguagem formal mais fraca Adotadanaprática Muitas aplicações Linguagens Livres de Contexto Várias outras definições em Linguagens Formais 1

2 Linguagens Regulares Linguagens que necessitam de contagem módulo um inteiro fixo Intuição: Um autômato finito que roda por tempo suficiente tem que repetir estados Automatos finitos não se lembram quantas vezes um estado particular foi visitado Além das Linguagens Regulares Muitas linguagens são não regulares Strings com parentesis balanceados: { ( i ) i i 0} 2

3 A funcionalidade de em Parser Entrada: sequencia de tokens do analisador léxico Saída: uma árvore de reconhecimento do programa Alguns parsers não produzem a árvore Exemplo COOL if x = y then 1 else 2 fi Entrada do parser IF ID = ID THEN INT ELSE INT FI Saída do parser IF THEN ELSE = INT INT I D I D 3

4 Comparação com Análise Léxica Fase Entrada Saída Analisador léxico Strings de Caracteres String de Tokens Analisador sintático (Parser) String de Tokens Árvore de Reconhecimento (Parse tree) O Papel do Analisador Sintático Nem todos os strings de tokens são programas O parser tem que distinguir entre os strings válidos e os inválidos Demandas Uma linguagem pra descrever strings de tokens Um método para distinguir strings válidos de inválidos 4

5 Gramáticas Livres de Contexto Construções em Linguagens de Programação tem estrutura recursiva Uma EXPR é: if EXPR then EXPR else EXPR fi while EXPR loop EXPR pool Gramáticas livres de contexto constituem uma notação natural para essa estrutura recursiva Definição Uma gramática livre de contexto consiste de: Um conjunto de símbolos terminais T Um conjunto de símbolos não terminais N Um símbolo inicial S (S N) Um conjunto de produções: X Y 1 Y 2...Y n onde X N Y i T N 5

6 Exemplos de Gramáticas Livres de Contexto (GLC) Um fragmento de COOL: EXPR if EXPR then EXPR else EXPR fi whileexprloop EXPR pool id Mais Exemplos de GLCs Expressões aritméticas E E* E E E (E) id 6

7 A linguagem de uma GLC As produções são vistas como regras: X Y 1...Y n Significa que X pode ser substituido por Y 1 Y n Idéia Chave 1. Inicie com um string que consiste do Símbolo Inicial S 2. Substitua qualquer X não terminal na string pelo lado direito de uma produção qualquer X Y 1 LY n 3. Repita (2) até que não hajam mais símbolos não terminais na string 7

8 Formalizando Seja G uma GLC com símbolo inicial S. A linguagem definida por G é: {a 1 a n S * a 1 a n onde todo a i é terminal} Terminais Terminais são assim chamados pois não existem regras para substituí los Uma vez gerados, os terminais são permanentes Os terminais são os tokens da linguagem 8

9 Exemplos Seja L(G) a linguagem da GLC G Strings com parentesis balanceados {( i ) i i 0} S (S) S ε Exemplos em COOL EXPR if EXPR then EXPR else EXPR fi while EXPRloop EXPR pool id id if id thenid elseid fi whileid loop id pool if whileid loop id pool then id elseid if if id thenid elseid fi thenid elseid fi 9

10 Exemplos de Expressões Aritméticas E E* E E E (E) id id (id) (id)*id id id id*id id*(id) Observações Grande avanço com as GLC, porém: Precisamos de mais do que só determinar a validade árvore de reconhecimento Erros precisam ser tratados Precisamos de uma implementação de GLC (bison) 10

11 Mais Observações Forma da gramática é importante Muitas gramáticas produzem a mesma linguagem Ferramentas obedecem a gramática Ferramentas de expressão regular (flex) são também sensíveis, porém raramente produzem problemas na prática Derivações e Árvores de Reconhecimento Um derivação é uma sequencia de produções A derivação pode ser representada como uma árvore O símbolo inicial é a raíz da árvore Cada produção acrescenta os filhos ao símbolo à esquerda 11

12 Observações sobre Derivações Uma parse tree tem: Terminais nas folhas Não terminais nos nós interiores Caminhamento inorder das folhas produz o string original A árvore representa associatividade, o string não. Sumarizando Não estamos interessados apenas em se a string pertence a L(G) A parse tree é necessária Uma derivação define uma árvore de reconhecimento Mas uma árvore pode ter mais de uma derivações Derivações a esquerda e a direita são importantes na implementação do parser. 12

13 Ambiguidade Uma gramática é ambigua permite mais de uma árvore de reconhecimento para uma mesma string Problema grave Deixa a semântica dos programas mal definida Como lidar com ambiguidade Várias estratégias são possíveis Não há forma automática A mais direta consiste em re escrever a gramática de forma inambígua 13

14 O problema do ELSE Caso clássico em compiladores: Linguagens que permitem if com else e sem else. Como decidir a qual if o else se refere? O else se associa ao then mais próximo. Pode se descrever isso na gramática Ambiguidade Não há tecnicas gerais para tratar ambiguidade Impossível conversão automática Problema indecindível (Problema da Correspondência de Post) Usada com cuidado, simplifica a gramática Permite definições mais naturais Mecanismos de desambiguação são necesários 14

15 Declarações de Precedência e Associatividade Ao invés de re escrever a gramática Use a mesma gramática (mais natural) Com algumas declarações de desambiguação A maioria das ferramenta possui declarações de precedência e de associativade para permitir a desambiguação das gramáticas. 15