15/03/2018. Professor Ariel da Silva Dias Aspectos sintáticos e semânticos básicos de linguagens de programação

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1 Professor Ariel da Silva Dias Aspectos sintáticos e semânticos básicos de linguagens de programação Conjunto de regras que definem a forma da linguagem; Como as sentenças podem ser formadas como sequências de componentes básicos palavras; A sintaxe não revela nada sobre o significado da sentença; Exemplo: Em C, palavras chaves como while, do, for, if, são palavras da linguagem; Palavras não são elementares, elas são construídas com caracteres que pertencem a um alfabeto; Assim, a sintaxe de uma linguagem é definida por dois conjuntos de regras: regras léxicas e regras sintáticas. 1

2 Regras Léxicas Especificam o conjunto de caracteres que constituem o alfabeto da linguagem, bem como a maneira que eles podem ser combinados; Exemplo Pascal: letras maiúsculas e minúsculas são idênticas; C e ADA: letras maiúsculas e minúsculas são diferenciadas; Pascal: sinal de diferente <> C: sinal de diferente!= ADA: sinal de diferente /=: Regras Sintáticas Especificam as sequências de símbolos que constituem estruturas sintáticas válidas; Estas regras permitem o reconhecimento de expressões e comandos; Exemplo: Pascal: atribuição a:=b; C: atribuição a=b; 2

3 Não é possível enumerar a sintaxe de todos os programas das mais diferentes linguagens; É necessário uma maneira de definir um conjunto infinito usando uma descrição finita: A sintaxe de uma linguagem é definida através de uma gramática; Gramática: conjunto de regras que definem todos os construtores que podem ser aceitos na linguagem. Fortran foi definido através da especificação de algumas regras em inglês; Algol 60 foi definido através de uma gramática livre de contexto desenvolvida por Jonh Backus; Essa gramática ficou conhecida como BNF (Backus-Naur Form); BNF foi utilizada posteriormente na definição de várias linguagens como C, Pascal e Ada; BNF é uma metalinguagem pois consiste numa linguagem para descrição de outras linguagens. 3

4 BNF Sentenças simples consistem de uma frase nominal e de uma frase verbal seguida de um ponto, da seguinte maneira: <sentence> ::= <frase_nominal><frase_verbal>. Deve-se saber descrever a estrutura de uma frase nominal e de uma frase verbal: <frase_nominal> ::= <artigo><substantivo> <artigo> ::= um a <substantivo> ::= garota cachorro <frase_verbal> ::= <verbo> <frase_nominal> <verbo> ::= viu abraça Cada regra gramatical apresentada consiste de uma string colocada entre < e >, esta string é o nome da estrutura que está sendo descrita; O símbolo ::= pode ser lido como consiste de ou é o mesmo que ; Após o símbolo ::=, temos uma sequência de outros nomes e símbolos; 4

5 Construção de uma sentença legal: Inicia-se com o símbolo <sentença> e prossegue-se trocando o lado esquerdo por alternativas do lado direito nas regras; Este processo criará uma derivação na linguagem; Desta forma, podemos construir a sentença: A garota viu um cachorro ; Montando a derivação da sentença: a garota viu um cachorro <sentença> <frase_nominal><frase_verbal>. <artigo><substantivo><frase_verbal>. a <substantivo><frase_verbal>. a garota <frase_verbal>. a garota <verbo><frase_nominal>. a garota viu <frase_nominal>. a garota viu <artigo><substantivo>. a garota viu um <substantivo>. a garota viu um cachorro. Pode-se começar com a sentença a garota viu um cachorro, e voltar até <sentença> para provar que é uma sentença válida da linguagem. 5

6 Para descrever uma linguagem é necessário uma série de regras gramaticais; As regras são formadas por uma única estrutura do lado esquerdo seguida do metasímbolo ::= e por uma sequência de itens do lado direito (símbolos ou estruturas); Estruturas entre <> são chamadas de não terminais; Símbolos como garota e cachorro são chamadas de terminais; As regras gramaticais são as produções. Exemplo de uma gramática para expressões aritméticas de adição e multiplicação: <exp>::= <exp>+<exp> <exp>*<exp> (exp) <num> <num> ::= <num><digito> <digito> <digito> ::=

7 Extensão da BNF EBNF (Extend BNF); Definição EBNF para uma calculadora Com tudo isso, é possível concluir que a descrição sintática de uma linguagem: Ajuda o programador a saber como escrever um programa sintaticamente correto; Pode ser usada para determinar se um programa está sintaticamente correto este é exatamente o trabalho do compilador! Definição EBNF para uma linguagem de programação simples Definição de Sintaxe para uma linguagem de programação simples 7

8 Observe os dois trechos de código a seguir, sendo o código a. em C e o código b. em Pascal a. b. while(x!=y) while x<>y do { begin } end Ambas possuem a mesma estrutura conceitual, porém, diferem na aparência léxica; Quando duas construções diferem apenas no nível léxico, se diz que elas seguem a mesma sintaxe abstrata e diferem na sintaxe contreta. Observe os dois trechos de código a seguir, sendo o código a. em C e o código b. em Pascal a. b. while(x!=y) while x<>y do { begin } end Ambas possuem a mesma estrutura conceitual, porém, diferem na aparência léxica; Quando duas construções diferem apenas no nível léxico, se diz que elas seguem a mesma sintaxe abstrata e diferem na sintaxe contreta. 8

9 A semântica define o significado dos programas sintaticamente corretos; Por exemplo, em C, a instrução if(a>b) max = a; else max = b; Diz que a expressão a>b deve ser avaliada e, dependendo do retorno (true ou false), um dos dois comandos de atribuição será executado. Regras sintáticas: mostram como formar o comando; Regras semânticas: mostram qual é o efeito do comando; Erros semânticos: Acesso a uma posição inválida de um vetor; Atribuição de variáveis e tipos/valores diferentes (Ex.:inteiro p/ string); Utilização de variável fora do escopo. 9

10 Conceitos semânticos básicos de uma LP Variáveis: questões semânticas associadas a declaração (escopo, tipo e tempo de vida); Valores e Referência: se o valor associado a variável denota localização na memória ou conteúdo localizado na memória; Expressões: possuem regras para serem escritas envolvendo os tipos de expressões permitidas; Abstração Processo de identificar apenas as qualidades ou propriedades relevantes do fenômeno que se quer modelar; As LP são as ferramentas com as quais os programadores podem implementar os modelos abstratos; Por outro lado, as próprias LP são abstrações do processador subjacente; 10

11 Abstração Sugere a distinção que deve ser feita entre o que o programa faz e como ele é implementado ; Quando um procedimento é chamado, pode-se concentrar apenas no que ele faz; Quando se está escrevendo o procedimento deve-se concentrar em como implementá-lo; As primeiras abstrações foram o uso de mnemônicos em assembly; Programas trabalham com entidades Entidades: Variáveis, rotinas e comandos; As entidades dos programas possuem propriedades chamadas atributos; Os valores dos atributos devem ser definidos antes de sua utilização. 11

12 A definição do valor de um atributo é conhecida como amarração ou binding; Amarração estática: A amarração é estabelecida antes do tempo de execução e não pode ser alterada depois; Exemplo: um conjunto de valores é amarrado ao tipo inteiro no tempo de implementação da linguagem, assim, a definição da linguagem específica que o tipo inteiro deve ser suportado e a implementação da linguagem amarra-o à representação da memória. 12

13 Amarração dinâmica: A amarração é estabelecida em tempo de execução. Exemplo: as variáveis são amarradas a um valor em tempo de execução; SEBESTA, Robert W. Conceitos de linguagens de programação. 9ª ed. Porto Alegre: Bookman, p. ISBN Notas de aula Professora Isabel Harb Manssour 13