Software Básico

1. Universidade Federal Rural do Semi-Árido Departamento de Ciências Exatas e Naturais Ciência da Computação Software Básico Aula 19: Introdução aos compiladores II Silvio Fernandes 2009.1

2. Análise Sintática • Durante a análise sintática, as instruções originais escritas pelo programador são reconhecidas como construtores da linguagem segundo a gramática que está sendo utilizada • As técnicas podem ser: • Bottom-up • Top-down

3. Análise Sintática • Bottom-up • Partem dos nós finais (instruções que estão sendo analisadas) e tentam combiná-las em nós cada vez mais altos, até chegar à raiz • Top-down • partem da regra da gramática específica a meta da análise e tentam construir a árvore de modo que os nós finais correspondam às instruções que estão sendo analisadas

4. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • A técnica que estudaremos é chamada de método de precedência dos operadores • Baseia-se no exame de pares de operadores consecutivos do programa-fonte, e na tomada de decisões sobre a operação que deve ser realizada em 1º lugar • Ex: A + B * C - D

5. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • A multiplicação e a divisão devem ter uma precedência maior que a soma e a subtração • Desse modo • + < * • * > - • Assim • A + B * C – D < > • Isso significa que B * C tem que ser calculada antes da outras 2 operações da expressão

6. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • Em termos de árvore sintática, isso significa que a operação * aparece em um nível inferior a + ou – • O 1º passo na construção de um parser com precedência dos operadores é determinar as relações de precedência entre os operadores da gramática • Nesse contexto, operador significa qualquer símbolo terminal de modo que teremos também relações de precedência envolvendo tokens

7. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • Matriz de precedência para a gramática exemplo

8. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • Vemos na matriz que • PROGRAM = VAR • BEGIN < FOR • A relação indica que os 2 tokens têm a mesma precedência e devem ser reconhecidos pelo parser como parte do mesmo construto da linguagem

9. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • Observe que não há relação de precedência entre os mesmos tokens • Significa que os 2 tokens não podem aparecer juntos numa instrução válida • Se uma combinação destas aparecer na análise sintática, ela deverá ser considerada um erro de sintaxe

10. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • A fig. a seguir mostra a aplicação do método de análise sintática baseado na precedência dos operadores • Na fig. (a) examinamos a instrução READ da linha 9 do programa exemplo • A instrução é lida da esquerda para a direita, um token de cada vez, determinando-se a relação de precedência entre cada par de operadores

11. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima)

12. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • O parser identificou a seção da instrução formada pelo token simples id • Esse identificador é reconhecido como um fator, <factor>, segundo a Regra 12 • Na realidade ele poderia ser também um nome de programa <prog-name> (Regra 2) ou uma lista de identificadores <id-list> (Regra 6)

13. Análise Sintática • Bottom-up (baixo para cima) • Numa análise baseada na precedência dos operadores, não é preciso que o parser se preocupe com o significado dos símbolos não terminais que são reconhecidos; • Basta que id seja interpretado como um símbolo não terminal <N1> • Em geral, os parsers baseados na precedência dos operadores usam uma pilha para guardar os tokens lidos mas ainda não analisados, de modo que possam ser reexaminados

14. Análise Sintática • Top-down • Conhecido como descida recursiva • Têm uma procedure para cada símbolo não terminal da gramática • Quando uma procedure é chamada, ela tenta encontrar uma substring da entrada que se inicie pelo token atual e que possa ser interpretado como o símbolo não terminal ao qual a procedure está associada

15. Análise Sintática • Top-down • Nesse processo, ela pode chamar outras procedures ou até, chamar a si mesma recursivamente na procura de outros símbolos não terminais • Quando uma procedure encontra o símbolo não terminal que está procurando, ela informa à rotina anterior que a pesquisa foi bem-sucedida e faz avançar o ponteiro de token para além da substring que acabou de ser reconhecida

16. Análise Sintática • Top-down • Se a procedure não conseguir encontrar uma substring que possa ser interpretada como o símbolo não terminal que estava procurando, ela informa que a pesquisa foi malsucedida ou chamará uma rotina de diagnóstico e recuperação

17. Análise Sintática • Top-down • Quando a gramática oferece diversas possibilidades para um símbolo não terminal, a procedure precisa decidir qual delas será examinada • A decisão pode ser tomada com base no exame do próximo token • Ex: na procedure <stmt> se o próximo token for READ, ela chamará a proc. <read>; se for id, ela chamará <assign>

18. Análise Sintática • Top-down • Se tentássemos escrever um conjunto completo de procedures para a gramática apresentada, descobriríamos um problema • A <id-list> (regra 6) não conseguiria decidir entre suas 2 alternativas pois tanto id quanto <id-list> podem começar por id • Ela pode levar a uma recursividade indefinada • O motivo está em que uma das alternativas de <id-list> se inicia por <id-list>

19. Análise Sintática • Top-down • Os analisadores sintáticos top-down não podem ser utilizados com uma gramática que contenha este tipo de recursão imediata à esquerda • O mesmo problema aconteceria com relação às regras 3, 7, 10 e 11 • A figura a seguir mostra a gramática sem recursão à esquerda

20. Análise Sintática

21. Análise Sintática • Top-down • A regra 6a <id-list> ::= id {, id} • É uma extensão comum da BNF, define <id-list> como sendo composta por um id seguido de zero ou mais ocorrências de “, id” • Nessa definição é procurado um id, e continua lendo a entrada enquanto os 2 tokens forem uma vírgula e um id • Assim se elimina o problema da recursão à esquerda e também a dificuldade de decisão entre as alternativas de <id-list>

22. Análise Sintática • Top-down • Modificações semelhantes foram feitas nas regras 3a, 7a, 10a, 11a • Repare que a gramática continua sendo recursiva • Isto significa que as chamada recursivas entre as procedures do parser continuam sendo possíveis • Entretanto, a recursão direta à esquerda desapareceu

23. Análise Sintática • Top-down • Na figura a seguir temos a representação gráfica do método de descida recursiva para a instrução que está sendo analisada • Na parte (i), a procedureREAD foi chamada e examinou os tokens READ e ( • Na parte (ii), READ chamou IDLIST, que examinou o token id • Na parte (iii), IDLIST voltou a READ com a indicação que foi bem-sucedida; em seguida, READ examinou o token ) • Com isso, termina a análise da instrução

24. Análise Sintática

25. Análise Sintática • Top-down • O exemplo visto utiliza apenas instruções isoladas • Entretanto, a mesma técnica poderia ser aplicada a programas completos • A análise sintática consistiria apenas na chamada da procedure referente a <prog> • As chamadas feitas por <prog> criariam a árvore sintática do programa

26. Análise Sintática • Nenhuma característica inerente às linguagens de programação nos obriga a utilizar uma ou outra técnica de análise sintática • Usamos um método bottom-up e um top-down para analisar o mesmo programa, usando praticamente a mesma gramática • Seria possível, inclusive, combinar as 2 técnicas

27. Referências • Leland L Beck. “Desenvolvimento de software básico”. 2ª ed. Rio de Janeiro: Campus, 1993. 525p.