Universidade de São Paulo São Carlos, SP Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação. SSC0206 1/2010 Introdução à Compilação

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1 Universidade de São Paulo São Carlos, SP Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação SSC0206 1/2010 Introdução à Compilação Trabalho 3: Analisador Semântico e Gerador de Código Prof. Dr. Thiago A. S. Pardo Integrantes do Grupo: Henry Heberle Raul Negreiros Primeiro Semestre 2010

2 Decisões de projeto e de implementação Para o projeto do analisador semântico e geração de código, utilizou-se da estrutura do analisador sintático, em nível de código, para implementar a análise semântica e a geração de código de maneira ad-hoc. A codificação deste trabalho continuou sendo em Java. A linguagem Java foi escolhida por funcionar tanto em sistemas GNU/Linux como em Windows, por ser uma linguagem com a qual os desenvolvedores deste projeto estão familiarizados bem como por haver IDEs profissionais que facilitam o desenvolvimento do software. Utilizou-se como IDE o Netbeans 6.8, em sistema Ubuntu e Windows 7. Como ferramentas de apoio, utilizou-se o Subversion, controle de versões, e a ferramenta, integrada ao próprio Netbeans, e hospedagem do Projeto Kenai - Decidiu-se que a interface continua sendo apenas gráfica, construída com a API Java Swing; interface gráfica na computação atual é um ponto fundamental quando queremos interface amigável e envolvemos usuários que talvez não saibam utilizar linha de comando mas estão acostumados à interfaces gráficas. Outra decisão, já feita inicialmente no trabalho 1, é que a interface seria composta por abas; entre elas estaria uma aba para o analisador léxico e uma para o analisador sintático, feito neste trabalho, e uma aba para o compilador. Neste terceiro trabalho da disciplina, adicionou-se a aba de análise semântica e geração de código(a mesma aba). A interface gráfica, então, ficou como segue:

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5 Para a construção da análise semântica foi necessário criarmos uma tabela de símbolos. Foi decidido que essa tabela seria única e agregaria objetos do tipo Símbolo. Assim, essa mesma tabela poderia armazenar objetos Procedimento, Variavel, pois, estas duas últimas classes herdam as características da classe Símbolo. A tabela de símbolos em si foi implementada com a classe HashMap do Java. Assim, nossa tabela é um objeto que tem métodos e um objeto tabela do tipo HashMap<String, Simbolo>. O campo String se refere as chaves da tabela Hash. O campo Simbolo se refere aos valores referenciados pelas chaves; dessa forma, tempos que uma chave referencia um objeto Símbolo. Os precedimentos básicos para a análise semântica são: Busca: buscar por um símbolo na tabela, para saber se ele já existe ou não ou para extrair informações do mesmo. Este procedimento é feito pelos métodos: tabela.contains(key) verifica se a tabela já contem um símbolo de chave key; tabela.getsimbolo(key), tabela.getvariavel(key), tabela.getprocedimento(key) dadas a chave de um símbolo, variável ou procedimento, recupera o objeto referente a esta chave; sendo seu tipo o tipo que o nome dos métodos sugerem. Ou seja, este método recupera as informações de um símbolo da tabela. Remoção: remover um símbolo da tabela. Este procedimento é feito pelo método: tabela.remove(key) - dada a chave de um símbolo, ele é removido da tabela de símbolos. Inserção: inserir um novo símbolo na tabela de símbolos. Este procedimento é feito pelos métodos: tabela.addsimbolo(simbolo) Este método adiciona um objeto Simbolo, Procedimento, ou Variavel, à tabela de símbolos. Dentro dele há um getcadeia que pega a cadeia que representa tal símbolo e esta String será então a chave daquele símbolo; simbolo.add(tabela)- faz a mesma coisa que o método acima, mas agora a tabela é passada como parâmetro para o método do símbolo, que pode ser um procedimento ou variável também. Na nossa implementação do compilador, utilizamos apenas uma tabela de símbolos justamente porque não há colisões na tabela Hash. Essas colisões aconteceriam em casos em que temos variáveis globais e locais com o mesmo nome. Porém, se uma variável é local, significa que ela é local para algum procedimento. Assim, a chave desse símbolo na tabela não será apenas a

6 cadeia do símbolo(nome da variável), será nomedoprocedimento.cadeia. Dessa forma, como não podemos ter procedimentos com o mesmo nome, não haverá colisão na tabela, mesmo que tenhamos variáveis locais e globais com o mesmo nome. Com a estrutura HashMap, utilizando o método map.contains(key), que verifica se o símbolo referenciado pela chave key exista naquela tabela map, tem-se um tempo constante de busca, O(1). Essa estrutura utiliza uma função Hash para que possa fazer tal busca. Durante a análise semântica, sintática e léxica, uma tabela de erros é incrementada conforme erros vão surgindo na análise. No final, tais erros são exibidos pela interface gráfica. Se não houver erros, o código gerado é gravado em um arquivo com a extensão.mont e é armazenado na mesma pasta em que se encontra o código fonte que foi passado para a análise semântica e geração de código via interface gráfica. A geração de código é feita e sendo armazenada em um vetor. Se houver algum erro, léxico, sintático ou semântico, o programa para de gerar código e as mensagens de erro são exibidas na interface gráfica ao fim da análise. Se nenhum erro for identificado durante a análise, então o código que foi sendo gerado durante a análise é armazenado em um arquivo na pasta em que o código analisado se encontra. Como descrito no parágrafo anterior. Uma mensagem dizendo que o código foi gerado é exibida na interface gráfica. O código contém a linha(número) e em seguida o comando que foi gerado(código).

7 Visão geral dos módulos O projeto está organizado da seguinte maneira: Compilador: Analyzer.java: classe que implementa o analisador léxico; Ascii.java: classe que tem como objetivo auxiliar a operação com alguns caracteres ASCII; Erro.java: classe que tem como objetivo guardar informações sobre os possíveis erros que ocorrem na analise léxica e sintática; Main.java: classe que tem como objetivo apenas chamar a interface gráfica; Sintatic.java: classe que implementa o analisador sintático(para a aba que faz a análise sintática apenas; sem semântica e sem geração de código); Semantic.java: classe que implementa o analisador semântico(para a aba que faz a análise semântica(e sintática e léxica e geração de código); Table.java: classe que tem como objetivo guardar a tabela de palavras reservadas; Tipo.java: classe que tem como objetivo guardar o resultado (o par <token, código do token>) da analise léxica; Primeiros.java: classe para armazenar e buscar os primeiros; Seguidores.java: classe para armazenar e buscar os seguidores; Simbolo.java: classe para criar objetos que representam símbolos na análise semântica; Procedimento.java: classe que herda de Simbolo.java e representa símbolos do tipo procedimento; Variavel.java: classe que herda de Simbolo.java e representa símbolos do tipo variável; TabelaDeSimbolos.java: classe em que se encontra a tabela de símbolos, uma tabela hash, juntamente com os métodos para fazer busca, remoção e inserção na tabela.

8 Interface Gráfica: FileError.java: classe que tem como objetivo cuidar da interface gráfica dos erros; Principal.java: classe que tem como objetivo cuidar da interface gráfica principal(abas para a análise léxica, sintática e semântica e geração de código). O programa funciona da seguinte maneira, no caso da análise semântica(trabalho 3): após a escolha do arquivo que será submetido à analise, é criado um objeto Analyzer (responsável pela analise léxica) e um objeto Semantic (análise semântica). O objeto Anayzer é passado como parâmetro para Semantic; após isso o método Analyze do Semantic é chamado. É neste método que ocorre a análise, ela funciona da seguinte maneira: temos como pressuposto que existe sempre um token em mãos, logo a primeira coisa a ser feita é pedir ao analisador léxico o primeiro token, após isso chama-se o método programa, que nada mais é, do que a implementação do grafo sintático programa, nele é chamado os demais métodos(para a análise semântica, geração de código e tratamento de erros) respeitando o conteúdo dos grafos. É importante notar que em cada um desses métodos é passado sempre uma lista como parâmetro, esta lista contém tokens de sincronização para ser feito o tratamento em modo pânico. Todos os erros encontrados durante a análise são adicionados em um vetor de erros. Após a análise, este vetor é impresso pra o usuário na interface gráfica.

9 Compilando e executando o projeto O projeto foi desenvolvido no ambiente de desenvolvimento NetBeans (versão 6.8) os passos a seguir referem-se a este ambiente: 1.Selecione "Arquivo" na barra superior; 2.Selecione Abrir projeto ; 3.Procure e selecione a pasta chamada Compilador e clique em "Abrir projeto"; 4.Selecione "Executar" na barra superior; 5.Selecione "Limpar e construir Project (compilador)"; 6.Selecione "Executar" na barra superior; 7.Selecione "Executar Project (compilador)"; Exemplo de execução código: Como exemplo de execução foi utilizado o arquivo teste8.txt, formado pelo seguinte Neste arquivo temos 3 erros semânticos: 1. Declaração duplicada de variável, a, na linha 3; 2. Uso de variável não declarada, a1, na linha 7; 3. Erro de tipos na linha 9 ( b, inteiro, recebendo um número real).

10 A saída do programa via interface gráfica para este teste é: Erro Semântico: identificador duplicado "a" na linha 3. Erro Semântico: Variável não declarada "a1" na linha 7. Erro Semântico: Atribuição com tipos incompatíveis de dados na linha 9. Ao executarmos um código que não possui erro, a saída é outra, sem mensagens de erro. O código então é gerado e armazenado num arquivo. Exemplo:

11 Código para a análise e geração de código: Saída obtida na interface gráfica:

12 Saída obtida no arquivo que contém o código gerado: 0 INPP 1 ALME 1 2 ALME 1 3 ALME 1 4 LEIT 5 ARMZ 1 6 LEIT 7 ARMZ 0 8 CRVL 0 9 CRVL 1 10 CPMA 11 DSVF CRVL 0 13 CRCT 1 14 SUBT 15 ARMZ 1 16 DSVI 8 17 CRVL 0 18 CRVL 1 19 CDES 20 DSVF CRVL 0 22 IMPR 23 PARA