Sintaxe e Semântica

1. Universidade Federal Rural de Pernambuco Departamento de Estatística e Informática Sintaxe e Semântica Prof.: Gláucya Carreiro Boechat glaucyacboechat@gmail.com

2. Sintaxe e Semântica • Provêm a definição da linguagem • Sintaxe • A forma ou estrutura das expressões, das instruções e das unidades de programas • Estrutura formada de acordo com Regras Gramaticais da Linguagem. (Estruturas Sintáticas) • Exemplo (condição diferente) • Pascal ( <> ) ; C = ( != ) ; Ada ( /= ) • Semântica • O significado das expressões, das instruções e das unidades de programas • Identificação das seqüências de símbolos validos que constituem estruturas sintáticas Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

3. Sintaxe e Semântica • Exemplo: comando if na linguagem C • Sintaxe • if (<expr>) <instrução> • Semântica • Se o valor da expressão for verdadeiro, a instrução será executada Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

4. Descrevendo a sintaxe: terminologia • Uma linguagem é uma conjunto de sentenças • Uma sentença é uma cadeia de tokens • Um lexema é a unidade sintática de mais baixo nível de uma linguagem • Exemplos: • *, sum, begin, if • Um token é uma categoria dos lexemas • Seqüência de caracteres sobre um alfabeto • Exemplo: • identificador, op_mult Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

5. Descrevendo a sintaxe: terminologia • Exemplo (C) • Resultado = 45 + Cont * 5; Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

6. Definição formal de linguagens • Reconhecedores de linguagens • Dispositivo que recebe um token como entrada e verifica se o mesmo pertence a linguagem • Exemplo: • Análise Sintática (parte de um compilador) • Geradores de linguagens • Dispositivo que gera sentenças da linguagem • Determinando se a sintaxe de uma sentença em particular está correta • Através de comparações com a estrutura da linguagem gerada • If <condição = true> then <instrução> Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

7. Métodos formais para descrever a sintaxe • Forma de Backus-Naur (BNF) • Método mais usado para descrever a sintaxe das linguagens de programação • Uma metalinguagem é usada para descrever outras linguagens • Extended Backus Naur Form (EBNF) • Por apresentar algumas inconveniências a BNF foi estendida • Aumenta Legibilidade e Capacidade escrita da BNF Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

8. Gramáticas Livres de Contexto • Gramáticas Livres de Contexto • Desenvolvida por Noam Chomsky nos meados da década de 1950 • Define uma classe de linguagens chamadas de linguagens livres de contexto • Objetivo • Descrever a sintaxe das linguagens naturais • São gramáticas onde as regras de produção são definidas de forma mais livre Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

9. Backus-Naur Form (BNF) • Backus-Naur Form (1959) • Inventada por John Backus para descrever o Algol 58 (International Algorithmic Language) • BNF é equivalente a gramáticas livre de contexto • BNF é uma metalinguagem usada para descrever outras linguagens • Em BNF, abstrações são usadas para representar classes de estruturas sintáticas • Agem como variáveis sintáticas (também chamadas de símbolos não-terminais) Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

10. BNF - Fundamentos • Terminais: lexemas e tokens • Não-terminais: BNF abstrações • Atual como variáveis • Gramática: uma coleção de regras • Exemplos de regras BNF: • Atribuição em C(Representada pela abstração) • <Atribuição>  -->  <var> = <expressão>  • <ident_list> -> identifier | identifier , <ident_list> • <if_stmt> -> if <expr_logica> then <stmt> • <if_stmt>-> if <expr_logica> then <stmt> else <stmt> Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

11. Regras BNF • Uma regra possui • um lado esquerdo (LHS - Left Hand Side) • consiste de símbolos não-terminais • um lado direito (RHS - Right Hand Side), • consiste de símbolos terminais e não-terminais • Uma gramática é um conjunto não vazio de regras • Uma abstração (ou símbolo não-terminal) pode ter mais de um RHS <stmt> -> <single_stmt> | begin <stmt_list> end Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

12. Listas Sintáticas • Listas sintáticas são descritas usando recursão <ident_list> -> ident | ident , <ident_list> • Derivação • Aplicação de regras repetidas vezes, • começando com um símbolo inicial • finalizando com uma sentença (símbolos terminais) Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

13. Uma gramática para uma pequenalinguagem <program> -> begin <stmts> end <stmts> -> <stmt> | <stmt> ; <stmts> <stmt> -> <var> = <expr> <var> -> a | b | c | d <expr> -> <term> + <term> | <term> - <term> <term> -> <var> | const Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

14. Exemplo gramática para uma pequena linguagem <program> <stmts> <stmt> <var> = <expr> a <term> + <term> <var> const b <program> => <stmts> => <stmt> => <var> = <expr> => a = <expr> => a = <term> + <term> => a = <var> + <term> => a = b + <term> => a = b + const Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

15. Uma gramática para instruções deatribuição simples <assign> -> <id> = <expr> <id> -> A | B | C <expr> -> <id> + <expr> | <id> * <expr> | ( <expr> ) | <id> Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

16. Árvore de Análise (Parse Tree) Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

17. Ambigüidade em gramáticas • Uma gramática é ambígua se e somente se ela gera uma sentença que possui duas ou mais árvores de análise distintas Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

18. Uma gramática ambígua parainstruções de atribuição simples <assign> -> <id> = <expr> <expr> -> <expr> + <expr> | <expr> * <expr> | ( <expr> ) | <id> <id> -> A | B | C Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

19. Duas árvores de análise para amesma sentença • A = B + C * A Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

20. Uma gramática não-ambígua para expressões • indicar os níveis de precedência de operadores, não teremos ambigüidade <assign> -> <id> = <expr> <expr> -> <expr> + <term> | <term> <term> -> < term > * <factor> | <factor> <factor> -> ( <expr> ) | <id> <id> -> A | B | C Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

21. A árvore de análise única para a expressão • A = B + C * A Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

22. Exemplo – Sintaxe para expressões • Calculadora simples Com -> Expr Expr -> Num | Expr + Num | Expr - Num | Expr * Num | Expr / Num Num -> Dig |Num Dig Dig -> 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

23. Exemplo2 – Priorização em linguagens de Programação • 1ª Prioridade : *, /, and, ... • 2ª Prioridade : +, -, or, ... • 3ª Prioridade : =, >, <, ... Expr -> tExpr | tExpr = tExpr | tExpr < tExpr | tExpr > tExpr Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

24. Exemplo2 – Priorização em linguagens de Programação tExpr -> sExpr | tExpr + sExpr | tExpr - sExpr | tExpr or sExpr sExpr -> pExpr | sExpr * pExpr | sExpr / pExpr | sExpr and pExpr pExpr -> Lit | Var | (Exp) Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

25. Associatividade de Operadores • Associatividade de operadores podem ser indicados pela gramática • Exemplo • A = B + C + A (adição é associativa) • A = B / C / A   (divisão não é associativa) Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

26. Associatividade de Operadores • Exemplo • <expr> -> <expr> + <expr> | const (ambígua) • <expr> -> <expr> + const | const (não-ambígua) Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

27. Árvore de análise associatividade da adição • A = B + C + A Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

28. BNF estendida • Adição de novas extensões • Uso de Colchetes [ ] no RHS • Partes opcionais • <proc_call> -> ident [ ( <expr_list> ) ] • <seleção> -> if ( <expressão> ) <instrução> [else <instrução>];  Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

29. BNF estendida • Uso de parenteses ( )no RHS • Opções de múltipla escolha, são colocadas dentro de parênteses e separadas por barras verticais • <term> -> <term> ( + | - ) const • <for_stmt> -> for <var> = <expr> (to | downto ) <expr> do <stmt> • Uso de chaves { } no RHS • Indica zero ou repetição indefinida • <ident> -> letter { letter | digit } • <lista_ident> -> <identificador> { , <identificador> }  Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

30. BNF <expr> -> <expr> + <term> | <expr> - <term> | <term> <term> -> <term> * <factor> | <term> / <factor> | <factor> <factor> -> <exp> ** <factor> | <exp> <exp> -> ( <expr> ) | id EBNF <expr> -> <term> { (+ | -) <term> } <term> -> <factor> { (* | / ) <factor> } <factor> -> <exp> { ** <exp> } <exp> -> ( <expr> ) | id BNF e EBNF Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

31. Exercícios • Traduzir as seguintes seqüências • 5 – 6 – 7 • 5 * 6 * 7 • 5 * 6 – 7 • 5 – 3 * 2 – 7 • A and B = C • A or B = C Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

32. Exercícios • Modificar a sintaxe previamente estabelecida para as expressões sejam avaliadas tendo as comparações com maior precedência (Ex.: A and (B=C)). Refaça a tradução das expressões considerando a nova sintaxe estabelecida. Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat

33. Exercícios • Adicionar os operadores unários ‘++’, ‘--’ e ‘not’. Os operadores ‘++’ e ‘--’ devem ter a mesma prioridade dos seus correspondentes binários, e devem ser permitidos como ‘pré’ ou ‘pós’. O operador ‘not’ deve possuir uma prioridade mais alta do que todos os operadores já definidos. • Represente as expressões ‘--a+b’, ‘a+b--’, ‘++a*b’ e ‘not A and B’ Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro Boechat