Construção de Compiladores Aula 16 - Análise Sintática

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1 Construção de Compiladores Aula 16 - Análise Sintática Bruno Müller Junior Departamento de Informática UFPR 25 de Setembro de 2014

2 1 Introdução Hierarquia de Chomsky Reconhecedores Linguagens Livres de Contexto Determinísticas Definições Linguagens Gramática Árvore de Derivação Gramática Ambígua Linguagem Ambígua Contexto 2 Objetivo 3 Analisadores Sintáticos Top-Down 4 Tipos de A.S.D.R 5 Com Retrocesso Método xemplo (1) Bruno Müller Junior xemplo (3) Departamento de Informática UFPR

3 Introdução A análise sintática (parsing) é um processo que verifica se uma determinada entrada (sentença) corresponde ao de uma gramática. Seja G1 uma gramática; Seja L(G1) a linguagem definida por G1; Seja α uma sentença de entrada. ntão, formalmente, um analisador sintático é uma ferramenta capaz de dizer se: α L(G1)

4 Hierarquia de Chomsky Hierarquia de Chomsky é uma classificação de gramáticas formais descrita em 1959 pelo linguista Noam Chomsky.

5 Reconhecedores Reconhecedores Tipo Nome xemplo Reconhecedor Complexidade 0 Recursivamente strutura Maquina de Undecidable numerável de Frase Turing 1 Linguagem a n b n c n Aut. Linearm. NP-Completo Sensível Cont. Delimitado 2 Linguagem Livre a n b n Automato a O(n 3 ) de Contexto Pilha 3 Linguagem a n b Automato O(n) Regular Finito

6 Linguagens Livres de Contexto Determinísticas Linguagens Livres de Contexto Determinísticas Linguagens livres de contexto determinísticas são um subconjunto das LLC onde as linguagens não são ambíguas. A teoria (e prática) de compiladores trata desta classe. Todas as linguagens de programação pertencem a esta classe. O que será estudado

7 Definições Definições Para se especificar uma linguagem de programação, é necessário formalizar sua sintaxe, semântica e alfabeto. Para especificar a sintaxe, usa-se a BNF. Para especificar a semântica, usa-se regras informais. Por exemplo, associar o símbolo * com a operação de multiplicação. alfabeto: conjunto finito e não vazio de símbolos, por exemplo: Σ = {a, b,, (, )} Cadeia (palavra ou sentença): sequencia finita de símbolos de Σ. Um caso importante é o conjunto de todas as sentenças de um alfabeto, que é indicada por Σ

8 Linguagens Linguagens Uma linguagem é um subconjunto de Σ. xemplos de linguagens para Σ = {a, b}. L 1 = L 2 = {α Σ, α 2} L 3 = {a n, n 2} L 4 = {a n b n, n 1} As linguagens L 1 e L 2 são linguagens finitas. As linguagens L 3 e L 4 são linguagens infinitas.

9 Gramática Gramática Uma gramática livre de contexto é definida pela 4-tupla G = {T, V, P, S}, onde: T Símbolos terminais; V Símbolos não terminais (ou variáveis ) P Produções ou regras: é uma relação finita de N para (T N) S Símbolo inicial xemplo: G 1 = {{a, b}, {S}, {S ab asb}, S) Derivações: S asb aasbb aaabbb Linguagem: L(G 1 ) = {a n b n, n 1}

10 Árvore de Derivação Árvore de Derivação Uma árvore de derivação é uma alternativa gráfica para mostrar o processo de derivação de uma sentença em uma gramática. Seja G 1 = {{a, b}, {S}, {S ab asb}, S) e as derivações S asb aasbb aaabbb S S ab S a b aa bb aa bb

11 Gramática Ambígua Gramática Ambígua Uma gramática é dita ambígua se existe uma sentença para a qual existe mais de uma árvore de derivação. xemplo: G 2 = { a + }, α = a + a + a a a + a a a a

12 Linguagem Ambígua Linguagem Ambígua Para eliminar a ambiguidade de uma gramática G 1, deve-se reescrever a gramática para uma nova gramática G 2 não ambígua tal que L(G 1 )=L(G 2 ). xemplo: G 1 = {A Aa aa a} G 2 = {A Aa a} Quando não existe uma G 2 não ambígua, dizemos que a linguagem é ambígua. xemplo: L = {a i b j c k i, j, k 1 e i = j ou j = k}

13 Contexto Contexto Gramáticas, linguagens e ambiguidades (entre outros) são o alvo de uma área da teoria da computação que lida com linguagens formais e autômatos. m compiladores, o alvo é um subconjunto de linguagens livres de contexto chamadas Linguagens livres de contexto determinísticas, que: 1 não são ambíguas; 2 são o conjunto de linguagens do qual fazem parte todas as linguagens de programação. 3 os reconhecedores tem complexidade O(n);

14 Objetivo Seja α uma sentença e G uma gramática para uma LLCD. O que será estudado aqui são mecanismos para reconhecer se α L(G). Para tal, existem duas abordagens: top-down e bottom-up.

15 Analisadores Sintáticos Top-Down sta categoria de analisadores sintáticos tem as seguintes características: lêem a entrada da esquerda para a direita (left to right parsing); constróem a árvore de derivação de cima para baixo substituindo sempre o terminal mais à esquerda (leftmost derivation) O nome genérico deste tipo de analisador sintátivo é LL (Left to right parsing producing Leftmost derivation).

16 Tipos de A.S.D.R Foram desenvolvidos vários analisadores sintáticos para esta categoria. Aqui estudaremos alguns simples: Análise descendente com retrocesso; Melhoramentos: liminar Retrocessos; liminar Recursão squerda; Fatoração; Geração automática de um A.S.D.R.

17 Com Retrocesso faz a análise sintática pelo método da força bruta, verificando todas as possibilidades. Como exemplo, considere a Gramática L(G r ) a seguir. α = a b G r? G r = { 1 T T T F 4 T F 5 F a 6 F b 7 F ()}

18 Método Método Algoritmo recursivo: Coloque S como raiz da árvore de derivação; Seja X a variável mais à esquerda; Selecione uma produção do tipo X ABC Se houverem alguma, pendure; Se não houver, descarte a última produção. Reaplique o algoritmo;

19 xemplo (1) xemplo (1) α = a b α = a b α = a b Inicial Após produção 1 Após produção 3 T + T + F * T

20 xemplo (3) xemplo (3) No próximo passo, um token será retirado da entrada (a) e pendurado na árvore. com isto, a entrada fica α = *b, sendo que o algoritmo tenta agora colocar * na árvore. T + F a * T

21 xemplo (3) xemplo (3) O processo continua utilizando a seguinte seqüência de produções: 5, 3, 6. Observe que a entrada já foi toda pendurada, e que as derivações possíveis para T não são viáveis (tente). T + F * T a F * T b

22 xemplo (3) xemplo (3) Neste ponto o algoritmo detecta que houve um erro, e retrocede um passo (por isso se chama A.S.D.R com retrocesso). Ao retroceder, procura-se alternativas para F, como não há, retrocede-se para T, e tenta-se a produção seguinte a T F T, que é T F : T + F * T a F