Sintaxe de uma Linguagem

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Sintaxe de uma Linguagem

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

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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.

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

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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.

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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.

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Gramáticas Livres de Contexto

• stmt g 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

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Exemplo 1

• expr g expr op exprexpr g ( expr )expr g -
  exprexpr g idop g op g -op g op g
  /op g

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Exemplo 1 (notação abreviada)

• expr g expr op expr ( expr ) - expr idop g
  - /

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Exemplo 2

• block g begin op_stmts endop_stmts g stmt_list
  ?stmt_list g stmt_list stmt stmt

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Parse Trees

• Mostra graficamente como o símbolo inicial de uma
  gramática deriva uma string da linguagem.
• Para uma produção A g XYZ

A
Z
X
Y
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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.

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Ambiguidade - Exemplo

• E g E E E E - E ( E ) id

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Exemplo Duas parse trees

• id id id

E
E
E
E

E
E

E
E

E
E

id
id
id
id
id
id
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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

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Exemplo

• (a b)abb
• A0 g aA0 bA0 aA1A1 g bA2A2 g bA3A3 g ?

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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.

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Eliminando Ambiguidades

• stmt g 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.

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Solução

• stmt g matched_stmt unmatched_stmt
• matched_stmt g if expr then matched_stmt
  else
  matched_stmt other
• unmatched_stmt g if expr then stmt
  if expr then matched_stmt
  else unmatched_stmt

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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.

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Recursão à Esquerda - exemplos

• A g A? ?pode ser substituido porA g ?AA g
  ?A ?
• E g E T Tpode ser substituido porE g TEE
  g TE ?

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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.

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Fatoração à Esquerda - exemplo

• stmt g if expr then stmt if expr
  then stmt else stmt
• stmt g if expr then stmt stmt stmt g else stmt
  ?

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Construções que não podem ser especificadas por
gramáticas livres de contexto

• L wcw w está em (ab)ex declaração de
  variáveis antes de seu uso
• L anbmcndm n gt 1 e m gt 1ex contagem do
  número de argumentos de funções/procedimentos.

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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).

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Parsers top-down

• Exemplo reconhecerstmt g 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.

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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.

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Parser bottom-up - exemplo

• S g aABeA g Abc b B g d
• abbcdeaAbcdeaAdeaABeS