Sintaxe de uma Linguagem

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

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.

Analisador Sintático - Parser

Analisador léxico

parser

pede próximotoken

Programafonte

token

tabela de símbolos

Parsetree

Resto dofront-end

Representaçãointermediária

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.

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.

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.

Gramáticas Livres de Contexto

• stmt if expr then stmt else stmt • 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

Exemplo 1

• expr expr op exprexpr ( expr )expr - exprexpr idop +op -op *op /op ^

Exemplo 1 (notação abreviada)

• expr expr op expr | ( expr ) | - expr | idop + | - | * | / | ^

Exemplo 2

block begin op_stmts endop_stmts stmt_list | stmt_list stmt_list ; stmt | stmt

Parse Trees

• Mostra graficamente como o símbolo inicial de uma gramática deriva uma string da linguagem.

• Para uma produção A XYZ

Z

A

X Y

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.

Ambiguidade - Exemplo

• E E + E | E * E | - E | ( E ) | id

Exemplo: Duas parse trees

• id + id * id

E

E

E

E

E +

*

id id

id E E

E

E

E +

*id

id id

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

Exemplo

• (a | b)*abb

• A0 aA0 | bA0 | aA1

A1 bA2

A2 bA3

A3

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.

Eliminando Ambiguidades

• stmt if expr then stmt | if expr then stmt else stmt | 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.

Solução

stmt matched_stmt | unmatched_stmt

matched_stmt if expr then matched_stmt else matched_stmt | other

unmatched_stmt if expr then stmt | if expr then matched_stmt else unmatched_stmt

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.

Recursão à Esquerda - exemplos

• A A | pode ser substituido porA A’A’ A’ |

• E E + T | Tpode ser substituido porE TE’E’ +TE’ |

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.

Fatoração à Esquerda - exemplo

• stmt if expr then stmt | if expr then stmt else stmt

• stmt if expr then stmt stmt’

stmt’ else stmt |

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.

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).

Parsers top-down

• Exemplo: reconhecerstmt if expr then stmt else stmt | while expr do stmt | begin stmt_list end

• Pode fazer uso na implementação de diagramas de transição, ou ser implementado recursivamente.

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.

Parser bottom-up - exemplo

• S aABeA Abc | b B d

• abbcdeaAbcdeaAdeaABeS