Análisis semántico

Análisis semántico
Tabla de símbolos, chequeo de tipos y
representaciones internas
Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.1

¿Análisis? ... ¿semántico?
La semántica corresponde al significado asociado a las
estructuras formales (sintaxis) del lenguaje.
Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.2

¿Análisis? ... ¿semántico?
La semántica corresponde al significado asociado a las
estructuras formales (sintaxis) del lenguaje.
Como las gramáticas (E)BNF —además normalmente
limitadas a LR o LL— no pueden describir todos los
elementos sintácticos del lenguaje, se hace preciso algún
análisis adicional...
Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.2

¿Análisis? ... ¿semántico?
La semántica corresponde al significado asociado a las
estructuras formales (sintaxis) del lenguaje.
Como las gramáticas (E)BNF —además normalmente
limitadas a LR o LL— no pueden describir todos los
elementos sintácticos del lenguaje, se hace preciso algún
análisis adicional...
Así, se denomina tradicionalmente “análisis semántico”
a todo aquello que forma parte del frontal [front-end]
más allá de lo que la gramática utilizada nos permite:
Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.2

¿Análisis? ... ¿semántico?
La semántica corresponde al significado asociado a las
estructuras formales (sintaxis) del lenguaje.
Como las gramáticas (E)BNF —además normalmente
limitadas a LR o LL— no pueden describir todos los
elementos sintácticos del lenguaje, se hace preciso algún
análisis adicional...
Así, se denomina tradicionalmente “análisis semántico”
a todo aquello que forma parte del frontal [front-end]
más allá de lo que la gramática utilizada nos permite:
Tabla de símbolos
Chequeos de tipos (y otros)
Generación de representación interna
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Ejemplo de extensión
del análisis sintáctico
La tabla de símbolos permite que el analizador léxico
devuelva un token distinto según la categoría del
identificador en ese contexto. Con esta técnica:
En el fondo, estamos introduciendo “dependencia
del contexto” sobre una gramática independiente del
contexto.
Por tanto, aumentamos la potencia del
análisis sintáctico
Podemos resolver algunos conflictos y así evitar
modificar la gramática o el lenguaje
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Tabla(s) de símbolos
Va conteniendo un registro por cada identificador
definido/declarado por el programador, añadiéndose
información asociada:
Ristra del identificador (¿mayúsculas y minúsculas?)
Categoría: variable, constante, tipo, campo,
procedimiento, función, parámetro, clase, etiqueta,
módulo, macro, etc.
A qué ámbito pertenece (profundidad)
Otra información según categoría: tamaño;
ubicación; valor; enlaces a tipo, parámetros o
campos; si incompletamente definido; etc.
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Estructura de la tabla de símbolos
Su estructura lógica viene determinada por:
El tipo de ámbito (estático o dinámico)
Los mecanismos de ámbito del lenguaje:
procedimientos, bloques, herencia, módulos,
espacios de nombres, registros, with, ...
Si se da más de una pasada.
Compilación separada: ficheros con tablas
Su implementación física más eficiente suele ser la
de una tabla hash, asociada a pila de ámbitos activos.
Truco: mover (insertar, al menos) el elemento actual a la
cabeza de la lista
Las ristras (identificadores, constantes) pueden ir en
lista(s) aparte. Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.5

Ejemplo con open hashing
↓ int s(double, int);
↓ char c;
↓ int main() {
↓ typedef double real;
↓ while (c==0) {
↓ real x = 0.1;
↓ int c = 1;
↓ c = s(x, c);
↓ }
↓ }
↓ int s(double c, int d) {
↓ return c+d;
↓ }
s
?
?
c
main
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Ejemplo con open hashing
↓ int s(double, int);
↓ char c;
↓ int main() {
↓ typedef double real;
↓ while (c==0) {
↓ real x = 0.1;
↓ int c = 1;
↓ c = s(x, c);
↓ }
↓ }
↓ int s(double c, int d) {
↓ return c+d;
↓ }
s
?
?
c
main
real
Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.6

Ejemplo con open hashing
↓ int s(double, int);
↓ char c;
↓ int main() {
↓ typedef double real;
↓ while (c==0) {
↓ real x = 0.1;
↓ int c = 1;
↓ c = s(x, c);
↓ }
↓ }
↓ int s(double c, int d) {
↓ return c+d;
↓ }
s
?
?
c
main
real
x
c
Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.6

Ejemplo con open hashing
↓ int s(double, int);
↓ char c;
↓ int main() {
↓ typedef double real;
↓ while (c==0) {
↓ real x = 0.1;
↓ int c = 1;
↓ c = s(x, c);
↓ }
↓ }
↓ int s(double c, int d) {
↓ return c+d;
↓ }
s
?
?
c
main
real
Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.6

Ejemplo con open hashing
↓ int s(double, int);
↓ char c;
↓ int main() {
↓ typedef double real;
↓ while (c==0) {
↓ real x = 0.1;
↓ int c = 1;
↓ c = s(x, c);
↓ }
↓ }
↓ int s(double c, int d) {
↓ return c+d;
↓ }
s
?
?
c
main
Análisis semático v1.2 c○2005 José Fortes– p.6

Ejemplo con open hashing
↓ int s(double, int);
↓ char c;
↓ int main() {
↓ typedef double real;
↓ while (c==0) {
↓ real x = 0.1;
↓ int c = 1;
↓ c = s(x, c);
↓ }
↓ }
↓ int s(double c, int d) {
↓ return c+d;
↓ }
s
c
d
c
main
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Una función hash
Si llamamos c i a los códigos de los caracteres y n la
longitud de la ristra:
h 0 = 0
h i = k(h i−1 mod 2 20 ) + c i
H = h n mod T
Para una tabla de tamaño T = 1008 pueden usarse
valores de k 1 = 613 (preferentemente) o k 2 = 4 (más
rápido pero peor distribución).
Si open hashing:
H j = (h (k 1)
n + jh (k 2)
n ) mod T, j = 0, 1, · · ·
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Chequeos de tipos (y otros)
Un compilador debe realizar una serie de chequeos
estáticos, como chequeos de tipos:
Consistencia: unicidad, existencia, no-ciclicidad, ...
Equivalencia y compatibilidad de tipos
Conversión explícita [cast] o forzada [coercion]
Inferencia de tipos (en valores)
Sobrecarga de funciones y operadores
Funciones polimórficas,
u otros (p.e., consistencia de instrucciones de control).
En otros casos, debe generar código para realizar chequeos
dinámicos (p.e., valor dentro de rango).
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Definiciones de tipos
También llamadas “expresiones de tipos”, en las que el
programador desarrolla los componentes de la estructura.
Cuestiones:
Puede ser conveniente construir un árbol/grafo:
En caso de equivalencia estructural
Para comprobación de no-ciclicidad:
type a=b; b=a;
(Descomponer en) tipos anónimos
Las definiciones incompletas (declaraciones) son necesarias
para definiciones recursivas: entrada en tabla provisionalmente
“vacía” para tipo base.
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El árbol sintáctico abstracto (1/2)
En inglés (abstract) syntax tree, AST, para distinguirlo del árbol del
análisis según la gramática [parse tree].
if(a

El árbol sintáctico abstracto (2/2)
Representación compacta correspondiente a una
gramática sin limitaciones de método de análisis,
caracterizada por que los nodos interiores son
operadores, en sentido amplio.
Útil para ser “anotado” o “decorado” con atributos
en recorridos ulteriores, y a partir de ahí:
Realizar chequeos
Generar código (intermedio)
Con frecuencia se puede simular su recorrido (sin construirlo)
durante el análisis sintáctico.
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Representaciones internas (1/2)
Intermedias entre frontal [front-end] y dorsal [back-end],
permiten desacoplar los diseños de unos y otros.
Orientadas a:
Su optimización (instrucciones claras y simples)
Generar código de distintas máquinas objeto
El diseño debe permitir su fácil generación por el analizador
semático.
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Representaciones internas (2/2)
Podemos clasificarlas por su nivel de abstracción
(distancia a la máquina objeto real):
Alto: próxima al árbol abstracto, con
correspondencia con las estructuras del lenguaje
Medio: instrucciones de máquina virtual (a veces
realmente implementada: P-code, bytecode), tales
como tuplas de tres direcciones
Bajo: máquina próxima al ensamblador, con un
amplio número de registros
Algunos compiladores pasan por varias representaciones
de distintos niveles de abstracción.
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Cuádruplas
Operaciones con hasta tres direcciones, que pueden ser
variables del programa o temporales:
x := y op z
Ó x := op z ó x := z
x := y[z] ó x[y] := z
if x op y goto L ó goto L
param x 1 , ..., param x n , call p(n)
Podemos entenderlas como una linealización de un cierto
tipo de árbol abstracto.
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Ejemplo de cuádruplas
for i in a..b do
...
endfor;
...
:= i a
:= t8 b
if >goto i t8 L5
L4: ...
if = goto i t8 L5
:= + i i 1
goto L4
L5: ...
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