construção de compiladores

Universidade Federal da ParaíbaDepartamento de Informática

Construção de Compiladores

JFLEX e CUP


Introdução

• Analisadores léxicos e sintáticos são construídos a partir de especificações formais Gramáticas Regulares / Autômatos finitos Gramáticas Livre de contexto

• A formalidade das descrições permite que tais analisadores sejam automaticamente construídos Programas que geram programas


Introdução

• Analisadores Léxicos em C Lex Flex

• Analisadores Sintáticos em C Bison YACC

• Léxico e Sintático em C ANTLR

• Analisadores Léxicos em Java JLex JFlex

• Analisadores Sintáticos em Java JCup BYACC/B

• Léxico e Sintático em Java JavaCC SableCC ANTLR


JFLex e JCup

• Esquema da operação

JFLex JCup

.jflex

Descrição em gramática regular

.java

Analisador Léxico

.classArquivo fonte Arquivo de tokens

.cup

Descrição em gramática livre de

contexto

.java

javac

Analisador Sintático

Arvore sintática


Gerador de Analisadores LéxicosGerador de Analisadores Léxicos

http://jflex.de/index.html

JFLEX


JFlex

• Arquivo de especificação (.jflex) Dividido em três seções:

Código do usuário Diretivas Regras de Expressões Regulares

• Cada seção é separada da seção seguinte por uma linha contendo apenas ‘%%’


JFlex

• Código do usuário O código escrito nessa seção é copiado diretamente no topo do

arquivo do scanner

Útil para declarar “imports” e nome de pacotes


JFlex

• Diretivas Permite a definição de diretivas, macros e nome de estados

• Principais diretivas: %init{...%init}

Tudo que você escrever entre as chaves vai ser copiado diretamente para o método construtor da classe do scanner

%eof{...%eof} Permite declarar código que vai ser executado quando o scanner encontrar o

fim do arquivo de entrada

%char Ativa o contador de caracteres através da variável inteira yychar


JFlex

• Principais diretivas (continuação) %line

Ativa o contador de linhas através da variável inteira yyline

%cup Ativa a compatibilidade com o JCup. Isso significa que a classe gerada do

scanner vai implementar a interface java_cup.runtime.Scanner

%class <nome> Muda o nome da classe do scanner (default = Yylex).

%debug Gera o public static void main(...)


JFlex

• Código incluído entre %...% é copiado literalmente na classe gerada Declaração de variáveis Declaração de funções

• Identificadores para variáveis e funções não devem ser iniciados com yy


JFlex

• Diretivas (Macros) São abreviações para expressões regulares

Cada macro deve estar contida numa única linha

Formato: <nome> = <definição>

O nome da macro deve começar com uma letra ou ‘_’.

A definição da macro é uma expressão regular.


JFlex

• Diretivas (Macros) Macros podem conter outras macros.

Exemplos: DIGITO = [0-9] ALFA = [A-Za-z] ESPACO_EM_BRANCO = [\n\r\x20\t] NUM_NATURAL = {DIGITO}+


JFlex

• Diretivas (Estados) Permite implementar uma máquina de estados no scanner.

Todo scanner tem pelo menos um estado (declarado internamente) chamado YYINITIAL.

Exemplo: %state COMMENT


JFlex

• Regras de expressões regulares Formato das regras:

[<estados>] <expressão> { <ação> }

[<estados>] – opcional. Formato: <estado0, estado1, ..., estadoN>

Se uma regra for precedida por uma lista de estados, o scanner só tentará aplicar a regra se ele estiver em um dos estados listados

Se uma lista de estados não for especificada para uma regra, o scanner sempre tentará aplicar a regra independentemente do seu estado atual


JFlex

• Regras de expressões regulares• <expressão> – obrigatório.

Baseadas em expressões regulares Símbolos especiais:

| - representa uma opção. Exemplo: e|f significa que a expressão pode casar com e ou f.

. (ponto) - casa com qualquer caráter, exceto o ‘\n’. * - casa com zero ou mais repetições da expressão regular

precedente

Exemplo: [a-z]* casa com {ε, a, aa, ab, ...} + - casa com uma ou mais repetições da expressão regular

precedente.

Exemplo: [0-9]+ casa com qualquer número natural.


JFlex


Símbolos especiais (cont.): ? – casa com zero ou uma ocorrência da expressão regular

precedente. Exemplo: [+ -]?[0-9]+ casa com números naturais precedidos ou não por um sinal de ‘-’ ou ‘+’ {0, 1, -1, +1, -123, +456, ...}

(...) – os parênteses são usados para agrupar expressões regulares.

Exemplo: (ab)* {ε, ab, abab, ababac, ...} enquanto que ab* {a, ab, abb, abbb, ...}


JFlex


Símbolos especiais (cont.): [...] – usado para denotar uma classe de caracteres

Exemplo: [a-z] casa com qualquer letra de ‘a’ até ‘z’

Se o símbolo seguinte ao ‘[‘ for o circunflexo (^), o conteúdo do [...] é negado.

Exemplo: [^0-9] casa com tudo exceto dígitos.


JFlex


Expressões podem conter macros desde que essas sejam escritas entre chaves

Exemplos: {DIGITO}+ representa uma expressão que casa com os números

naturais

{ALFA}({ALFA}|{DIGITO}|_)* é a expressão que casa com nomes de variáveis na maioria das linguagens de programação


JFlex

• Regras de expressões regulares

• <ação> - obrigatório. Uma ação é o trecho de código que deve ser executado quando uma

regra for aplicada pelo scanner

É possível trocar o estado do scanner dentro de uma ação através de chamada ao método interno yybegin(nome_do_estado)

Você pode fazer uso das variáveis yytext (String), yychar (int) e yyline (int) dentro do código de suas ações.


JFlex

• Regras de expressões regulares (observações) Se mais de uma regra casar com a string de entrada, o scanner escolhe

a regra que casa com a maior substring da string. Exemplo: String: abcd Regra 1: “ab” { acao1(); } Regra 2: [a-z]+ { acao2(); } O scanner vai escolher a regra 2.

Todas as seqüências de caracteres passadas como entrada para o scanner devem casar com alguma das regras. Caso isso não ocorra, o scanner vai gerar um erro


Gerador de Analisadores SintáticosGerador de Analisadores Sintáticos

http://www2.cs.tum.edu/projects/cup/

JCup


JCup

• Dividido em quatro seções:

Seção 1: declaração de “packages” e “imports” que serão inseridos no topo do arquivo gerado pelo JCup e diretivas do JCup

Seção 2: declaração de terminais e não-terminais

Seção 3: precedência e associatividade de terminais

Seção 4: gramática


JCup

• Seção 1 -Especificação de “packages” e “imports”. Exemplo: package compilador.parser; import compilador.scanner;

• Diretivas parser code {: ... :};

Permite que você declare variáveis e métodos na classe do parser. Similar à diretiva %{...%} do JFlex

init with {: ... :}; O código entre chaves vai ser executado antes que o parser peça o primeiro

token ao scanner scan with {: ... :};

Serve para que você escreva o código que o parser vai executar sempre que ele quiser pedir um token ao scanner. Se essa diretiva não for utilizada, o parser chama scanner.next_token() para receber tokens.


JCup

• Seção 2 - Lista de símbolos terminal [classe] nome0, nome1, ...; non terminal [classe] nome0, nome1, ...;

• Em tempo de execução, os símbolos são representados por objetos da classe java_cup.runtime.Symbol. Essa classe possui uma variável chamada “value” que contém o valor do símbolo. Exemplo: terminal Integer NUMERO; Quando o parser recebe do scanner um NUMERO, ele cria um objeto da classe

Symbol. A variável “value” será um objeto da classe Integer. Assim, o valor do número pode ser obtido através de simbolo.value.intValue();

• Se não for fornecida uma classe na declaração do (non) terminal, a variável “value” ficará com valor null.

• Os nomes dos (non) terminais não podem ser palavras reservadas do JCup: "code", "action", "parser", "terminal", "non", "nonterminal", "init", "scan", "with", "start", "precedence", "left", "right", "nonassoc", "import", e "package"


JCup

• Seção 3 - Precedência e Associatividade precedence left terminal[, terminal...]; precedence right terminal[, terminal...]; precedence nonassoc terminal[, terminal...];

• A precedência cresce de cima para baixo, por exemplo: precedence left ADD, SUBTRACT; precedence left TIMES, DIVIDE;

Significa que a multiplicação e a divisão têm maior precedência.


JCup

• Seção 4 - Gramática Especifica as produções da gramática da linguagem.

start with non-terminal; (diretiva opcional) Indica qual é o não-terminal inicial da gramática. Se essa diretiva for omitida,

o parser assume o primeiro não-terminal declarado nas produções da gramática.

As produções têm o formato:não-terminal ::= <símbolos e ações>

Os símbolos à direita de “::=“ podem ser terminais ou não-terminais.

As ações correspondem ao código que é executado quando a regra de produção é aplicada


JCup

• Seção 4 – GramáticaExemplo:

expr ::= NUMBER:n {: RESULT=n; :} | expr:r PLUS expr:s

{: RESULT=new Integer(r.intValue() + s.intValue()); :}

Observe que pode-se especificar várias produções para um mesmo não terminal através do uso da barra “|”. Pode-se nomear símbolos para poder referenciá-los no código da ação. O resultado da produção deve ser armazenado na variável implícita “RESULT”. O tipo de “RESULT” é o mesmo que foi declarado na seção 2.

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