Sintaxe de uma Linguagem

1. Sintaxe de uma Linguagem • Especificada através de uma gramática livre de contexto, BNF (Backus-Naur Form).

2. Vantagens de usar 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 ambiguidades e outras construções difíceis de serem reconhecidas e que passaram desapercebidas • Tem relação direta com a estrutura da linguagem usada para tradução/compilação. • Fácil de ser estendida/atualizada.

3. Analisador Sintático - Parser Representaçãointermediária Parsetree token Analisador léxico parser Resto dofront-end Programafonte pede próximotoken tabela de símbolos

4. Tipos de 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.

5. Parsers top-down ou bottom-up • Em 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.

6. Tratamento de Erros de Sintaxe • Relatar presença de erros claramente e com precisão • Recuperar-se do erro rapidamente, para possibilitar a detecção de erros subsequentes • Não deve gerar overhead significativo para programas corretos.

7. Gramáticas Livres de Contexto • stmtgifexprthenstmtelsestmt • 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 seqüencia de tokens e/ou não terminais • Um não terminal designado como símbolo inicial

8. Exemplo 1 • exprgexpr op exprexprg(expr)exprg-exprexprgidopg+opg-opg*opg/opg^

9. Exemplo 1 (notação abreviada) • exprgexpr op expr | (expr)| -expr | idopg+ |- | * | / | ^

10. Exemplo 2 blockgbeginop_stmtsendop_stmtsgstmt_list | stmt_listgstmt_list;stmt | stmt

11. Parse Trees • Mostra graficamente como o símbolo inicial de uma gramática deriva uma string da linguagem. • Para uma produção A gXYZ A X Y Z

12. Ambiguidade • Parse-tree gera uma string, mas uma string pode possuir várias parse-trees, se a gramática for ambígua. • Solução: usar sempre gramáticas não-ambíguas, ou gramáticas ambíguas com informações adicionais sobre como resolver ambiguidades.

13. Ambiguidade - Exemplo • EgE+E | E*E | - E | (E) | id

14. Exemplo: Duas parse trees • id + id * id E E E * E E + E E + E E * E id id id id id id

15. Expressões Regulares x 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 • Expressões Regulares geralmente são mais concisas e simples de entender • Podem ser gerados analisadores léxicos mais eficientes a partir de expressões regulares • Estrutura/modulariza o front-end do compilador

16. Exemplo • (a | b)*abb • A0gaA0 | bA0 | aA1A1g bA2A2g bA3A3g

17. Expressões Regulares x Gramáticas Livres de Contexto • Expressões regulares são convenientes para especificar a estrutura de construções léxicas, como identificadores, constantes, palavras chave etc. • Em geral usa-se gramáticas para especificar estruturas aninhadas, como parenteses, begin-end, if-then-else etc.

18. Eliminando Ambiguidades • stmtgifexprthenstmt|ifexprthenstmtelsestmt | other • if E1 then S1 else if E2 then S2 else S3 • if E1 then if E2 then S1 else S2 • Nas linguagens de programação normalmente a regra é que o else casa com o then mais próximo.

19. Solução stmtgmatched_stmt | unmatched_stmt matched_stmtgifexprthen matched_stmtelsematched_stmt|other unmatched_stmtgifexprthenstmt | ifexprthenmatched_stmtelseunmatched_stmt

20. Recursão à Esquerda • Uma gramática é recursiva à esquerda se existe um não terminal A tal que existe uma derivação de A que gera A, para alguma string . • Existem técnicas/algorítimos para eliminar a recursão à esquerda.

21. Recursão à Esquerda - exemplos • AgA | pode ser substituido porAgA’A’gA’ |  • EgE + T | Tpode ser substituido porEgTE’E’g+TE’ | 

22. Fatoração à Esquerda • Técnica de transformação de gramática usada para produzir uma gramática adequada para predictive parsing. • Combina os casos em que há mais de uma alternativa possível a partir do reconhecimento de um token. • Existem técnicas/algorítimos para fazer a fatoração à esquerda.

23. Fatoração à Esquerda - exemplo • stmtgifexprthenstmt |ifexprthenstmtelsestmt • stmtgifexprthenstmtstmt’stmt’gelsestmt | 

24. Construções que não podem ser especificadas por gramáticas livres de contexto • L = {wcw | w está em (a|b)*}ex: declaração de variáveis antes de seu uso • L = {anbmcndm | n >= 1 e m >= 1}ex: contagem do número de argumentos de funções/procedimentos.

25. Parsers top-down • Recursive-descent parsing: técnica de parsing top-down que suporta backtracking • predictive parsing: recursive-descent parsing sem backtracking. • Relativamente fáceis de escrever à mão • Só reconhecem alguns tipos de gramáticas: não suportam recursão à esquerda, precisa fazer fatoração à esquerda (predictive).

26. Parsers top-down • Exemplo: reconhecerstmtgifexprthenstmtelsestmt | whileexprdostmt | beginstmt_listend • Pode fazer uso na implementação de diagramas de transição, ou ser implementado recursivamente.

27. Parsers bottom-up • Também chamado de shift-reduce parsing – reduz uma string w ao símbolo inicial da gramática. A redução ocorre através da substituição do lado direito de uma produção pelo não-terminal do seu lado esquerdo. • Mais complexo, constrói a árvore a partir das folhas. • Gerado por ferramentas automáticas.

28. Parser bottom-up - exemplo • SgaABeAgAbc | b Bgd • abbcdeaAbcdeaAdeaABeS