Vantagens de uma Gramática. Sintaxe de uma Linguagem. Analisador Sintático - Parser. Papel do Analisador Sintático. Tiposde Parsers para Gramáticas

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1 Sintaxe de uma Linguagem Cada LP possui regras que descrevem a estrutura sintática dos programas. specificada através de uma gramática livre de contexto, BNF (Backus-Naur Form). 1 Vantagens de uma Gramática Uma gramática dá uma especificação precisa e fácil de entender da sintaxe de uma linguagem de programação. Para algumas classes de gramáticas, é possível gerar automaticamente um parser eficiente. Além disso as ferramentas usadas indicam ambiguades e outras construções difíceis de serem reconhecas e que passariam desapercebas. Tem relação direta com a estrutura da linguagem usada para tradução/compilação. Fácil de ser estenda/atualizada. 2 Analisador Sintático - Parser Papel do Analisador Sintático programa fonte Analisador Léxico token pede próximo token Parser Tabela de Símbolos Parse tree Resto do front-end Representação intermediária Obter uma cadeia de tokens do Scanner e verificar se pode ser gerada pela gramática. Relatar quaisquer erros de sintaxe de uma forma inteligível. Deve se recuperar de erros que ocorram mais comumente. Assumimos que a saída de um Parser seja uma representação de uma árvore gramatical. 3 4 Tiposde Parsers para Gramáticas Métodos de parsing universais: funcionam para qualquer gramática, mas são muito ineficientes (inviáveis para uso prático). Top down: constroem as parse trees a partir da raiz em direção às folhas. Bottom-up: constroem as parse trees a partir das folhas. Parsers Top-down ou Bottom-up m parsers top-down ou bottom-up a leitura do arquivo é sempre feita da esquerda para a direita, um símbolo de cada vez. Só funcionam para um subconjunto de gramáticas, que na prática são suficientes para a grande maioria das linguagens de programação

2 Tratamento de rros de Sintaxe Léxicos: erro de grafia. Sintáticos: desbalanceamento de expressões. Semânticos: operador aplicado a um operando incompatível. Lógicos: chamada infinitamente recursiva. Tratamento de rros de Sintaxe Relatar presença de erros clara e acuradamente. Recuperar-se do erro rapamente, para possibilitar a detecção de erros subseqüentes. Não deve gerar overhead significativo para programas corretos. 7 8 stratégias de Recuperação de rros Modalade do desespero Nível de frase Produções de erro Correção global Gramáticas Livres de Contexto cmd if expr then cmd else cmd Um conjunto de símbolos terminais (tokens). Um conjunto de símbolos não-terminais: variáveis. Um conjunto de produções, cada produção consiste de um não-terminal, uma seta, e uma seqüência de tokens e/ou não terminais. Um não-terminal designado como símbolo inicial xemplo 1 expr expr op expr expr ( expr ) expr - expr expr op + op - op * op / op xemplo 1 (notação abreviada) expr expr op expr ( expr ) - expr op + - * / ^

3 xemplo 2 bloco begin cmd_opc end cmd_opc lista_cmd lista_cmd lista_cmd ; cmd cmd Parse Trees Mostra graficamente como o símbolo inicial de uma gramática deriva uma string da linguagem. Para uma produção A XYZ A X Y Z Derivações Visão alternativa para verificar a valade de uma entrada para uma dada gramática. Fornece uma precisa descrição da construção top-down da árvore gramatical. x: derivar a cadeia (+) Ambigüade Parse-tree gera uma string, mas uma string pode possuir várias parse-trees, se a gramática for ambígüa. Solução: usar sempre gramáticas nãoambígüas, ou gramáticas ambígüas com informações adicionais sobre como resolver ambigüades Gramática para xpr. Aritméticas + * - ( ) x: -( + ) xemplo: Duas Parse Trees Ambigüade: + * * + + *

4 xpressões Regulares Gramáticas Livres de Contexto Tudo que pode ser descrito por uma expressão regular pode ser descrito com gramáticas livres de contexto, mas: As regras léxicas são especificadas mais simplesmente com expressões regulares xpressões Regulares geralmente são mais concisas e simples de entender Podem ser gerados analisadores léxicos mais eficientes a partir de expressões regulares strutura/modulariza o front-end do compilador xemplo (a b)*abb A 0 aa 0 ba 0 aa 1 A 1 ba 2 A 2 ba 3 A 3 Conseqüentemente, pode-se converter um AFN em uma gramática xpressões Regulares Gramáticas Livres de Contexto xpressões regulares são convenientes para especificar a estrutura de construções léxicas, como entificadores, constantes, palavras chave, etc. m geral usa-se gramáticas para especificar estruturas aninhadas, como parenteses, begin-end, if-then-else, etc. liminando Ambigüades cmd if expr then cmd if expr then cmd else cmd outro Nas linguagens de programação normalmente a regra é que o else casa com o then mais próximo liminando Ambigüades if 1 then S 1 else if 2 then S 2 else S 3 liminando Ambigüades if 1 then if 2 then S 1 else S

5 Solução cmd cmd_associado cmd_não_associado cmd_associado if expr then cmd_associado else cmd_associado outro cmd_não_associado if expr then cmd if expr then cmd_associado else cmd_não_associado Recursão à squerda É possível um analisador gramatical descendente recursivo rodar para sempre. expr expr + termo termo A Aα β liminação da Recursão à squerda Uma gramática é recursiva à esquerda se possui um não-terminal A tal que exista uma derivação de A que gera Aα, para alguma cadeia α. xistem técnicas/algoritmos para eliminar a recursão à esquerda. liminação da Recursão à squerda A Aα β pode ser substituído por A βa A αa + T T pode ser substituído por T +T xemplo Gramática para expressões aritméticas: + T T T T * F F F () liminando a recursão imediata à esquerda: T +T T *FT F () 29 liminação da Recursão à squerda Não importa quantas produções-a existam, podemos eliminar a recursão imediata das mesmas pela seguinte técnica: A Aα 1 Aα 2... Aα m β 1 β 2... β n Onde nenhum β i começa por um A. m segua: A β 1 A β 2 A... β n A A α 1 A α 2 A... α m A liminar recursão envolvendo derivações em vários passos: S Aa b A Ac Sd A Ac Aad bd S Aa b A bda A A ca ada 30 5

6 Fatoração à squerda Técnica de transformação gramatical usada para produzir uma gramática adequada à análise sintática preditiva. Combina os casos em que há mais de uma alternativa possível a partir do reconhecimento de um token. xistem técnicas/algoritmos para fazer a fatoração à esquerda. 31 Fatoração à squerda x: cmd if expr then cmd else cmd if expr then cmd Para cada não-terminal A, encontrar o mais longo prefixo α comum a duas ou mais alternativas. Substituir todas as produções de A: A αβ 1 αβ 2... αβ n γ por: A αa γ A β 1 β 2... β n x: S its itses a b S itss a S es b 32 Análise Gramatical Preditiva Análise gramatical descendente recursiva é um método top-down de análise sintática. Não-terminal de uma G Procedimento. Análise gramatical preditiva é uma forma especial de análise gramat. desc. recursiva: lookahead. A seqüência de procedimentos chamada no processamento da entrada árvore gramatical. Análise Sintática Top-Down Tentativa de se encontrar uma derivação mais à esquerda para uma cadeia de entrada. Análise sintática de descendência recursiva: técnica de análise sintática top-down que suporta retrocesso. x: S cad A ab a entrada: w = cad Análise sintática preditiva: caso especial de análise sintática de descendência recursiva sem retrocesso. Relativamente fáceis de escrever à mão. Só reconhecem alguns tipos de gramáticas: não suportam recursão à esquerda, precisa fazer fatoração à esquerda Analisadores Sintáticos Preditivos Diagramas de Transições para Analisadores Sintáticos Preditivos screvendo-se cuadosamente uma gramática, eliminando-se a recursão à esquerda e fatorandose à esquerda a gramática resultante ASP. xemplo: reconhecer cmd if expr then cmd else cmd while expr do cmd begin lista_cmds end Pode fazer uso na implementação de diagramas de transição, ou ser implementado recursivamente. 35 Gramática para expressões aritméticas sem recursão à esquerda: T +T T *FT F () 36 6

7 Diagramas de Transições Simplificados Análise Sintática Preditiva Não-Recursiva Faz-se uso explicitamente de uma pilha, ao invés de implicitamente através de chamadas recursivas Programa de Análise Sintática Preditiva faça ip apontar para o primeiro símbolo de w$; repetir seja X o símbolo ao topo da pilha e a o símbolo apontado por ip; se X for um terminal ou $ então se X = a então remover X da pilha e avançar ip senão // X é um não-terminal se M[X, a] = X Y 1 Y 2...Y k então início remover X da pilha; empilhar Y k,y k-1,...,y 1, com Y 1 ao topo da pilha; escrever a produção X Y 1 Y 2...Y k fim senão erro( ); até que X = $ // a pilha está vazia 39 PRIMIRO e SGUINT Auxilia a construção de um analisador sintático preditivo. Permitem preencher as entradas de uma tabela sintática preditiva. Os conjuntos de tokens produzos pela função SGUINT podem ser usados como tokens de sincronização. PRIMIRO(α) conjunto de terminais que começam as cadeias derivadas de α. SGUINT(A) conjunto de terminais a que figuram à direita do não-terminal A. 40 Tabela Sintática Possibilades: 1. X = a = $ 2. X = a $ 3. X é um nãoterminal. Não- Terminal T T F Pilha T F ntrada $ $ T $ T F $ T $ T $ $ T + $ T $ T F $ T $ T $ T F * $ T F $ T $ T $ $ + +T Saída T F +T F T *FT F Símbolo de ntrada * T *FT ( T F ( ) Gramática: ) T +T T *FT F () ntrada: + * $ PRIMIRO e SGUINT Regras para computar PRIMIRO(X): 1. Se X for um terminal, então PRIMIRO (X) é {X}. 2. Se X for uma produção, adicionar a PRIMIRO(X). 3. Se X for um não-terminal e X Y 1 Y 2...Y k uma produção, colocar a em PRIMIRO(X) se, para algum i, a estiver em PRIMIRO(Y i ) e estiver em todos PRIMIRO(Y 1 ),..., PRIMIRO(Y i - 1 ); tudo o que estiver em PRIMIRO(Y 1 ) estará certamente em PRIMIRO(X)

8 PRIMIRO e SGUINT Regras para computar SGUINT(A): 1. Colocar $ em SGUINT(S), onde S é o símbolo de parta e $ o marcador de fim de entrada à direita. 2. Se existir uma produção A αbβ, então tudo em PRIMIRO(β), exceto, é colocado em SGUINT(B). 3. Se existir uma produção A αb ou uma produção A αbβ onde PRIMIRO(β) contém (isto é, β ), então, tudo em SGUINT(A) está em SGUINT(B). xemplo T +T T *FT F () PRIMIRO() = PRIMIRO(T) = PRIMIRO(F) = { (, } PRIMIRO( ) = {+, } PRIMIRO(T ) = {*, } SGUINT() = SGUINT( ) = { ), $} SGUINT(T) = SGUINT(T ) = {+, ), $} SGUINT(F) = {+, *, ), $} Tabela Sintática Gramática para Tipos de Pascal S itss a S es b Não- Terminal S a S a b Símbolo de ntrada e i S itss t $ tipo tipo_simples array [ tipo_simples ] of tipo tipo_simples integer char num pontoponto num S b S S es S x: consere a entrada array [1..5] of integer Pseudocódigo para um Analisador Gramatical Preditivo vo tipo ( ) { if (lookahead está em { integer,char, num }) tipo_simples ( ); else if (lookahead= = ) { reconhecer( ); reconhecer(); } else if (lookahead= = array) { reconhecer (array); reconhecer( [ ); tipo_simples ( ); reconhecer( ] ); reconhecer (of); tipo( ); } else error ( ); } vo tipo_simples ( ) { if (lookahead= = integer) reconhecer(integer) ; else if (lookahead= = char) reconhecer(char); else if (lookahead= = num) { reconhecer (num); reconhecer (pontoponto); reconhecer (num); } else error ( ); } vo reconhecer (token t) { if (lookahead= = t) lookahead = proximo_token ( ); else error ( ); } 47 8