Lenguajes y Compiladores Análisis Sintáctico Parte I. Teoría Lenguajes 1

Transcripción

1 Facultad de Ingeniería de Sistemas Lenguajes y Compiladores Análisis Sintáctico Parte I 1

2 Introducción El analizador sintáctico recibe una secuencia de tokens y decide si la secuencia está correcta o no. Los analizadores más usados están basados en un análisis que puede ser descendente o ascendente. Para realizar este análisis se deben construir los árboles sintácticos (derivación). Dificultad: Búsqueda de la regla a aplicar, esto se efectúa analizando la cadena de entrada de izquierda a derecha. Los analizadores sintácticos más eficientes se basan en gramáticas LL y LR. 2

3 Introducción Los árboles sintácticos en la práctica son realmente difíciles de construir porque ocuparían mucho espacio. Alternativamente se usan pilas. En la Pila se guarda información sobre los nodos del árbol sintáctico relevantes en cada fase del proceso. Para el caso descendente: en la pila se guardan los nodos no expandidos. 3

4 Análisis descendente Se basa en gramáticas LL que evitan los bloqueos mutuos. Para evitar los bloqueos mutuos será necesario cumplir con la siguiente regla: Para producciones de la forma A α 1 α 2 α 3... α n Siempre se debe poder escoger la alternativa correcta para la generación del árbol sintáctico. Intuitivamente, para escoger la alternativa correcta necesitamos que todos los símbolos iniciales de los α i sean diferentes (Conjunto First/Primero). 4

5 Análisis Descendente Para aplicar los métodos de análisis descendente las gramáticas deben cumplir dos condiciones: No deben tener recursividad por la izquierda Se debe conocer el conjunto First de cada no terminal y deben cumplir las siguientes condiciones:» El conjunto First para un no terminal debe tener un terminal diferente para cada alternativa.» El conjunto First de dos no terminales deben tener una intersección igual a Φ. 5

6 Análisis Descendente Predictivo Una forma eficiente de un analizador sintáctico descendente sin retroceso es el denominado Analizador sintáctico predictivo. Preliminar: Dado un símbolo de entrada a y el no terminal A con la siguiente producción: A α 1 α 2 α 3... α n es necesario conocer la única alternativa que comienza con el símbolo a.. 6

7 Análisis Descendente Predictivo Ejemplo: comando if expresión then comando else comando begin ListaComando end repeat ListaComados until expresión Cada alternativa tiene un inicio diferente que permite escoger la opción adecuada, es decir si tenemos el símbolo de entrada repeat debemos usar la tercera alternativa. Existen los métodos: Análisis descendente recursivo (análisis predictivo) Análisis predictivo no recursivo 7

8 Análisis descendente recursivo (ARD) Método descendente en el que se ejecuta un conjunto de métodos recursivos para procesar la entrada. A cada no terminal de la gramática se asocia un método. La secuencia de métodos llamados durante el procesamiento de la entrada define implícitamente un árbol de análisis sintáctico. Adicionalmente se tiene:» Un método de tratamiento de error» Un método de lectura de un símbolo de entrada (léxico) 8

9 Análisis descendente recursivo (ADR) Para una gramática: G = (T, N, P, S) N = {S, N1, N2, N3} En la siguiente diapositiva se muestra el esquema de un analizador sintáctico descendente recursivo. En este esquema los métodos se muestran sin parámetros pero considerando que en su mayoría son recursivos, normalmente requieren parámetros. 9

10 Esquema para ADR Programa Analizador sintáctico Método Error Método Léxico Método S Método N1 Método N2 Método N3 Inicio Léxico Fin S 10

11 Tareas de un ADR Cada método de un analizador descendente recursivo realiza dos tareas: Decide la producción a usar analizando el símbolo de entrada. Si el símbolo de entrada pertenece a First(N) entonces se usa la producción con lado derecho N. Si hay un conflicto entre dos lados derechos entonces en esta gramática no se puede usar el método descendente recursivo. Usa una producción imitando el lado derecho:»un no terminal resulta en la llamada al método asociado»un terminal coincidente al símbolo de entrada hace que se lea el siguiente componente léxico. 11

12 Ejemplo de ADR Ejemplo de un analizador descendente recursivo. Dada la siguiente gramática: tipo simple id array [ simple ] of tipo simple integer char num punto num Se tendrían los siguientes métodos: 12

13 Ejemplo de ADR Metodo Empareja(t) si Entrada = t entonces Lexico (Entrada) sino Error fmetodo Método Error Escribir ( Error de sintáxis ) fmetodo 13

14 Ejemplo de ADR Método Tipo caso Entrada vale integer, char, num : simple : Empareja( ) Empareja( id ) array : Empareja( array ) Empareja( [ ) simple Empareja( ] ) Empareja( of ) tipo otro: Error fmetodo 14

15 Ejemplo de ADR Método Simple caso Entrada vale integer : Empareja( integer ) char : Empareja( char ) num : Empareja( num ) Empareja( punto ) Empareja( num ) otro: Error fmetodo 15

16 Especificación de un ADR Para especificar un ADR se deben tener en cuenta algunas reglas. Para tipo de producción se deberá crear un método con una estructura diferente. Es necesario verificar si la producción tiene: Varias alternativas Repetición Opcionalidad A seguir se presentan las estructuras de los métodos de acuerdo al tipo de producción. 16

17 Especificación de un ADR Para producciones del tipo: A α 1 α 2 α 3... α n si Entrada en Primero(α 1 ) entonces Métodoα 1 sino si Entrada en Primero(α 2 ) entonces Métodoα 2... fsi sino si Entrada en Primero(α n ) entonces Métodoα n sino Error... fsi fsi 17

18 Especificación de un ADR Para Producciones: A α 1 α 2 α 3... α n Métodoα 1 Métodoα 2 Métodoα 3... Métodoα n 18

19 Especificación de un ADR Para Producciones: A α 1 A ε mientras Entrada en Primero(α 1 ) hacer Métodoα 1 fmientras Para Producciones: A α 1 Métodoα 1 19

20 Especificación de un ADR Para Producciones: A α 1 ε si Entrada en Primero(α 1 ) entonces Métodoα 1 fsi Para Producciones: A t t T* Si Entrada = t entonces Léxico fsi sino Error 20

21 Uso de Diagramas de transición Se puede realizar un analizador sintáctico predictivo usando diagramas de transiciones. El comportamiento para estos diagramas de transiciones es similar al diagrama usado en el léxico, cuando el símbolo usado para la transición es un símbolo terminal. Tienen un comportamiento especial cuando la transición se produce con un símbolo no terminal 21

22 Ejemplo de Diagrama de transición Ejemplo: tipo simple id array [ simple] of tipo simple id 3 array [ simple of ] tipo 9 22

23 Diagrama de transición Características de un diagrama de transición para analizadores sintácticos: Existe un diagrama para cada no terminal Las transiciones están determinadas por un token y no por un símbolo del alfabeto La transición usando un token cambia el estado del autómata La transición usando un no terminal A es una llamada al método para A (otro diagrama). 23

24 Creación de Diagramas de transición Eliminar la recursión por la izquierda Para cada no terminal A: Se crea un estado inicial y un estado final Para cada producción A X 1 X 2 X 3... X n se crea un camino del estado inicial al estado final con las aristas etiquetadas con X 1, X 2, X 3,..., X n n-1 X 1 X 2 X2 X n n 24

25 Funcionamiento del Diagrama de transiciones En el diagrama s e t Si e es terminal, entonces se cambia al estado t y se continua con el siguiente símbolo de la entrada Si e es un no terminal, el analizador se traslada al estado inicial del diagrama asociado al no terminal e y no mueve la entrada. Cuando llega al estado final de e regresa al estado t. Si e = ε, se pasa al estado t sin mover la entrada. 25

26 Ejemplo de Diagrama de transiciones Para la gramática E T E E + TE ε T FT T *FT ε F ( E ) id Los diagramas de transición correspondientes son: 26

27 Ejemplo de Diagrama de transiciones E 0 1 T E' 2 E' T E' ε T 7 8 F T' 9 27

28 Ejemplo de Diagrama de transiciones T' * F T' ε F ( E ) id 28

29 Análisis Predictivo no recursivo (APNR) Es posible construir un analizador sintáctico predictivo no recursivo (APNR) manteniendo una pila para no usar la recursividad. Estos analizadores buscan la producción a usar dentro de una tabla de análisis sintáctico. También se conocen como analizadores sintácticos dirigidos por tablas. Un método descendente dirigido por tablas es el método que se basa en gramáticas LL(1) 29

30 Análisis Predictivo no recursivo (APNR) Entrada a + b $ Pila X Y Z $ Parser predictivo Tabla M para Parser Salida 30

31 Análisis Predictivo no recursivo (APNR) $ es usado: Como último carácter de entrada Como Fondo de la pila Inicialmente en la pila está el símbolo inicial sobre el $ M es una matriz cuyo valor indica la producción a usar, es decir M[A, a] = Producción a usar con A no terminal y a terminal 31

32 Acciones del APNR Dependiendo del elemento de la entrada (a) y el elemento que se encuentre en el tope de la pila (X), el analizador realizará una acción diferente: Si X = a = $ entonces Fin de análisis sintáctico Si X = a $ entonces desempilar X y pedir otro token Si X N y M[X, a] = X Y 1 Y 2 Y m, Y i (N T) entonces Desempila X Empila Y m Y 2 Y 1 El algoritmo podría ser: 32

33 Ejemplo de un APNR Repetir si X en T entonces si X = a entonces Desempilar Léxico sino Error sino si M[X, a] = X Y1 Y2 Ym, Yi entonces Desempila X Empila Y m... EmpilaY 2 EmpilaY 1 sino Error hasta (X = $) y (a = $) 33

34 Gramáticas LL(1) Son gramáticas con condiciones especiales que permiten realizar un análisis sintáctico descendente no recursivo conocido con el nombre de parser LL(1). L se examina la cadena de entrada de izquierda a derecha L usa la derivación mas a la izquierda 1 sólo necesita un símbolo de la entrada 34

35 Parser LL(1) Para la siguiente gramática: 1. E T E 2. T F T' 3. F ( E ) 4. F a 5. E' + T E 6. E' ε 7. T' * F T 8. T' ε 35

36 Parser LL(1) Se tiene la matriz M (los números representan el número asociado a la producción) ( a + * ) $ E 1 1 T 2 2 F 3 4 E' T'

37 Parser LL(1) Para procesar a + a * a la pila sería Pila Entrada Regla usada E a+a*a M[E,a] = 1 TE' a+a*a M[T,a] = 2 FT'E' a+a*a M[F,a] = 4 at'e' a+a*a T'E' +a*a M[T',+] = 8 E' + a*a M[E',+] = 5 +TE' +a *a TE' a*a M[T,a] = 2 37

38 Parser LL(1) Pila Entrada Regla usada FT'E' a*a M[F,a] = 4 at'e' a*a T'E' *a M[T',*] = 7 *FT'E' *a FT'E' a M[F,a] = 4 at'e' a T'E' ε M[T',$] = 8 E' ε M[E',$] = 6 ε ε 38

39 Parser LL(1) Para construir la matriz M es necesario realizar el cálculo de los : Conjuntos First Conjuntos Follow Este tipo de matrices sólo es posible definirla, sin ambiguedades para gramáticas LL(1) 39