INF25 – Compiladores

Análise Semântica

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Etapas da Compilação

Análise Léxica

Análise Sintática

Analise Semântica

Geração de CódigoIntermediário

Geração de CódigoFinal

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Sumário da Aula Conceitos Básicos Regras de Escopo Tabela de Símbolos Verificação de Tipos

Conceitos Básicos

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Estático X Dinâmico Estático

É quando acontece durante a compilação

Dinâmico É quando acontece durante a execução

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Estático X Dinâmico Estático

Alocação/desalocação de variáveis locais Descoberta de tipos em expressões

numéricas

Dinâmico Alocação na heap com malloc (em C) Verificação de cast de classes (em Java) Verificação de limites de arrays (em Java)

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Análise Semântica Faz verificações estáticas sobre o

código fonte Exemplo: Se as variáveis usadas foram

declaradas

Prepara para etapas posteriores Exemplo: Para cada nome de variável

usado, descobre se ele é local ou global, qual o tipo, etc.

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Semântica X Análise Semântica Semântica da Linguagem

Parte conceitual da linguagem Envolve tudo que diz respeito ao significado de

um programa Envolve características estáticas e dinâmicas Interfere no desenvolvimento de todas as fases

posteriores à análise sintática

Análise Semântica Parte do compilador Verifica apenas algumas das regras da semântica

da linguagem Outro nome usado (mais adequado) é "Análise

Contextual"

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Análise Semântica Dois principais aspectos tratados pela

análise semântica

Regras de escopo

Regras de tipo (verificação de tipos)

Regras de Escopo

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Regras de Escopo Escopo – partes do código onde um nome é

válido Variáveis, classes, procedimentos, tipos abstratos

Regras de escopo Dizem em que pontos do programa um nome é

válido Dizem como cada ocorrência de um nome deve

ser ligada à sua definição

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Tipos de Escopo Existem dois tipos de escopo

Estático

Dinâmico

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Escopo Estático O escopo de um nome está

implicitamente definido pelo lugar onde foi declarado

É o tipo mais conhecido

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Escopo Estático Em escopo estático, pode haver uma

estrutura hierárquica de escopos Exemplo: blocos aninhados

Variáveis de um escopo mais interno acessam variáveis do escopo externo, mas não o contrário

Nome escondido Quando é definido um nome igual a outro de um

escopo mais externo

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Escopo Estático Blocos aninhados (C ou Java)

Qual o valor de b ?

int a = 1;int b = 10;{

int a = 2;b += a;

}b += a;

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Escopo Estático e OO Classes introduzem um novo escopo para os

seus membros Acesso interno normal

Porém, esses membros podem ser acessados por escopos externos Sintaxe em Java: <obj>.<membro>

Modificadores permitem controle sobre o acesso externo aos nomes

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Escopo Dinâmico Um nome local em um procedimento só

será associado a alguma declaração quando o procedimento for chamado

Muito pouco usado

Pode ser simulado com macros em C...

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Escopo Dinâmico A variável inc na macro INC() é tratada

parecido com o que acontece em escopo dinâmico#define INC(x) (x + inc)

int main() {int inc = 1;printf("%d\n", INC(1));

}

void func() {int inc = 10;printf("%d\n", INC(1));

}

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Análise Semântica Percorre o código fonte identificando

usos de nomes e associando-os às suas declarações respectivas Levando em consideração o tipo de escopo

Exemplos de uso de nomes...

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Análise Semântica Como manter as informações sobre as

declarações?

Tabela de Símbolos

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Tabela de Símbolos Guarda informações importantes

relacionadas a cada nome (identificador)

Operações básicas get ou lookup – recebe um nome e

retorna as informações put – recebe um nome e a informação

relacionada à ele e guarda esse par

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Tabela de Símbolos A informação a ser guardada depende da

necessidade

Exemplos Associa uma variável com o lugar onde foi

declarado

Associa uma classe com outra tabela de símbolos (para sua lista de membros)

Associa um procedimento com o seu tipo de retorno e à sua lista de parâmetros

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Tabela de Símbolos Implementação

Lista Ineficiente

Hash table Eficiente, mas difícil de implementar Java oferece as classes Hashtable e HashMap C++ oferece o template "map"

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Tabela de Símbolos Implementação de escopos aninhados

Cada escopo terá uma (sub)tabela própria

A tabela geral será uma pilha dessas tabelas de escopos

A cada início de um novo bloco, cria uma nova tabela para o escopo e empilha

Ao fim do bloco, desempilha

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Tabela de Símbolos Implementação de escopos aninhados

(cont.) Uma operação put irá adicionar na tabela

que está no topo da pilha

Uma operação de get deverá procurar, primeiramente, na tabela do topo; se não encontrar, continua a busca na tabela imediatamente abaixo

Verificação de Tipos

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Verificação de Tipos O analisador semântico pode realizar

diversas verificações relacionadas aos tipos de dados

Veremos a seguir...

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Verificação de Tipos Testa se as operações recebem

operandos dos tipos válidos

Infere tipos de expressões

Exemplo: O projeto O operador "&&" só pode ser aplicada a

dois operandos inteiros O resultado é inteiro

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Verificação de Tipos Cria conversões automáticas, onde

for aplicável São chamadas coerções

Exemplo: C ou Java Em uma multiplicação "1 * 3.13" (entre

um inteiro e um float), o operando 1 é convertido internamente para o valor float 1.0

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Verificação de Tipos Decide qual a verdadeira operação a ser

executada em caso de overloading de operadores

Exemplo: Java O operador "+" é usado para soma de

valores numéricos e concatenação de strings

A escolha da operação certa depende dos operandos

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Verificação de Tipos Verifica parâmetros em chamadas de

procedimentos

Se a quantidade de parâmetros está correta

Se o tipo de cada parâmetro realcorresponde ao tipo do respectivo parâmetro formal

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Parâmetros Formais e Reais Parâmetros formais – são especificados na

definição da função No exemplo: a e b

Parâmetros reais – são passados na chamada à função No exemplo: 2*x e 10

void func(int a, char b) ...

int main() { func(2 * x, 10);

}

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Verificação de Tipos Verifica se o lado esquerdo de uma

atribuição pode guardar valor

Correto

Incorreto

int array[10];array[0] = 3;*(array + 1) = 3;

(1020) = 3;

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Análise Semântica Como vimos, no decorrer de toda a análise

semântica o compilador obtém mais informações sobre cada trecho de código Tipos de cada expressão, associação entre os

nomes e suas declarações, etc. Útil para as etapas posteriores da compilação

Se esta etapa for realizada sobre a árvore sintática, muitas dessas informações podem ser acrescentadas na árvore A saída seria uma árvore sintática anotada

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Análise Semântica Objetivos

Verifica estaticamente a consistência da árvore sintática por meio da aplicação de regras da linguagem

Acrescenta à arvore informações sobre a estrutura lógica código

Entrada/Saída Entrada: árvore sintática Saída: árvore sintática anotada

Exercícios

A seguir serão mostrados alguns exemplos de compiladores simples que podem ser construídos com os conceitos vistos na disciplina de compiladores.

Obs.: Grupos de no máximo 2 pessoas.

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Gerador de Compiladores Dada uma linguagem para definir gramáticas livres de contexto,

implemente um processador que produza uma tabela LL(1) necessária para implementação de um reconhecedor dessa gramática.

Entrada Saída

X “a” XX “b” YY “c”Y “d” Y

a b c d X a X b Y error errorY error error c d Y

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Menus Defina uma linguagem para representação de menus de uma interface

gráfica e um gerador de código que produza uma implementação para menus a partir dessa descrição.

Código Fonte Tradução

menu M {submenu File {

Item OpenItem Exit

}submenu Edit {

Item CopyItem CutItem Paste

}}

class M {MenuBar main;SubMenu m1, m2;M() {

main = new MenuBar();m1 = new SubMenu(“File”);m1.add(“Open”); m1.add(“Exit”); m2 = new SubMenu(“Edit”);m2.add(“Copy”); m2.add(“Paste”);main.add(m1);main.add(m2);

}}

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Gerador de Árvores Sintáticas Dada uma linguagem para definição de árvores sintáticas, produza um

gerador que automaticamente implemente a árvore sintática reconhecida

Entrada Código Compilado

Tree Exp = ConstNum(int) |Soma(Exp,Exp).

Tree Cmd = If (Exp, Cmd, Cmd) |Skip.

class Exp { }class ConstNum extends Exp { int n1; }class Soma extends Exp { Exp n1,n2; }

class Cmd { }class If extends Cmd { Exp n1; Cmd n2; Cmd n3; }class Skip extends Cmd { }

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Validador XML De forma simplificada, a linguagem XML é formada

por textos e marcações (<tag> Texto XML </tag>) . Construa um processador que reconheça um arquivo XML e faça as seguintes verificações:

Se o nome da marcação que encerra uma seção do documento é o mesmo que inicia uma seção (Identificar documentos com erros da forma: <HTML> Texto </TITLE>)

Construa uma função que automaticamente substitua um “tag” por um documento XML (de “<A> oi </A>” para “<BOLD> <ITALICO> oi </ITALICO> </BOLD>”)