Tema: Análisis Sintáctico LR

Compiladores. Guía 7
1
Facultad:
Ingeniería
Escuela:
Computación
Asignatura: Compiladores
Tema: Análisis Sintáctico LR
Contenido
En esta guía se abordarán los conceptos pertenecientes
al componente de análisis sintáctico ascendente de un
compilador. Además se utilizaran herramientas para la
generación del analizador sintáctico LR a partir de la
herramienta de YACC.
Objetivos Específicos

Conocer las características y algoritmo del analizador
sintáctico ascendente.

Analizar
y
descubrir
las
diferencias
entre
una
analizador sintáctico ascendente y el analizador sintáctico
descendente.

Aprender a utilizar la herramienta de YACC para la
generación de analizadores sintácticos.
Material y Equipo


Guía de Laboratorio Nº 7.
Computadora con programa Parser Generator.
Introducción Teórica
Analizados Sintáctico LR
La técnica se denomina análisis sintáctico LR(k); la “L” es
por el examen
de la entrada de izquierda a derecha (en
inglés, left-to-right), la “R” por construir una derivación
por la derecha (en inglés, rightmost derivation) en orden
inverso, y
la k por el número de símbolos de entrada de
examen por anticipado utilizados para tomar
las decisiones
del análisis sintáctico. Cuando se omite, se asume que k, es
1. El análisis LR es atractivo por varias razones.
2
Compiladores. Guía 7
•
Pueden reconocer la inmensa mayoría de los lenguajes de
programación que puedan ser generados mediantes gramáticas
de contexto-libre.
•
El método de funcionamiento de estos analizadores posee
la ventaja de localizar un error sintáctico en el mismo
instante que se produce con lo que se adquiere una gran
eficiencia de tiempo de compilación frente a procedimientos
menos adecuados como pueden ser los de retroceso.
El principal inconveniente del método es que supone demasiado
trabajo para construir un analizador sintáctico LR a mano
para una gramática de un lenguaje de programación típico. Se
necesita una herramienta especializada – un generador de
analizador sintáctico LR-. Por fortuna, existen disponibles
varios de estos generadores.
Existen tres técnicas para construir una tabla de análisis
sintáctico LR para una gramática. El primer método, llamado
LR sencillo (SLR, en ingles) es el más fácil de implantar,
pero el menos poderoso de los tres. Puede que no consiga
producir una tabla de análisis sintáctico para algunas
gramáticas que otros métodos si consiguen. El segundo método,
llamado LR con examen por anticipado (LALR, en ingles), está
entre los otros
dos en cuanto a poder y costo. El método
LALR funciona con las gramáticas de la mayoría de los
lenguajes
de programación
y, con un poco de esfuerzo, se
puede implantar en forma eficiente.
Funcionalmente hablando, un analizador
LR consta de dos
partes diferenciadas, un programa de proceso y una tabla del
análisis.
El programa de proceso posee como veremos seguidamente un
funcionamiento muy simple
y permanece
invariable de
analizador a analizador. Según sea la gramática a procesar
deberá variarse el contenido de la tabla de análisis que es
la que identifica plenamente el analizador.
La
la
siguiente
estructura
figura muestra un esquema
general de un analizador LR.
sinóptico
de
Compiladores. Guía 1 3
Como puede apreciarse en la figura, el analizador consta de
una tira de entrada donde se encuentra la cadena a reconocer
finalizada con el símbolo $ que representa el delimitador.
Esta tira lee de izquierda a derecha un símbolo cada
vez en el proceso de reconocimiento.
El contenido de la pila tiene la forma
s0 X1 s1 X2 s2... Xm sm
Donde el símbolo sm se encuentra en la cabeza tal y como se
muestra en la figura. Cada uno de los Xi son símbolos de la
gramática y a los si vamos a denominarlos estados del
analizador.
Los estados se utilizan para representar toda la información
contenida en la pila y situada antes del propio estado. Es
mediante el estado en cabeza de la pila por el que se decide
qué reducción ha de efectuarse o bien que desplazamiento.
Tradicionalmente, una tabla de análisis para reconocedor LR
consta de dos partes claramente diferenciadas entre sí que
representan dos funciones, la función
GOTO y la función
ACCION.
El funcionamiento del analizador
LR es el siguiente:
1. Se determina el estado
Sm en cabeza de la pila y el
símbolo actual ai en el instante de la cadena de entrada.
2. Se consulta en la tabla de análisis la función acción con
los parámetros anteriores y que pueden dar como resultado.
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Compiladores. Guía 7
Acción (sm,ai)=
{
Desplazar S
Reducir Aβ
Aceptar
Rechazar
Por su parte la función
GOTO actúa igualmente con un estado
y un símbolo de la gramática produciendo un nuevo estado.
Análogamente
puede
definirse
una
configuración
analizador LR como un par de la forma.
de
un
(s0 X1 s1 X2 s2 ... Xm sm , ai ai+1 ... an $)
es decir, el primer componente es el contenido actual de la
pila, y el segundo la substituirá de entrada que resta por
reconocer, ai es el símbolo de entrada actual de análisis.
El movimiento del analizador se realiza teniendo en cuenta:
1.
2.
El símbolo leído.
El símbolo en cabeza de la pila.
Actuando con la función acción y dependiendo de las cuatro
posibles alternativas pueden obtenerse las configuraciones
que seguidamente se detalla.
1.
Si acción (sm, ai) = desplazar s.
Entonces se introducen en la pila el símbolo actual analizado
de la cadena de entrada y en la cabeza de la pila el nuevo
estado obtenido mediante la función GOTO(sm, ai)= S.
La configuración así obtenida es la mostrada seguidamente.
(s0 X1 s1 X2 s2 ... Xm sm ai s , ai+1 ... an $)
Pasando s a estar situado en cabeza de la pila y ai+1 el
siguiente símbolo a explorar en la cinta de entrada.
2. Si acción (sm, ai) = reducir Aβ
Entonces el analizador ejecuta la reducción oportuna donde el
nuevo estado en cabeza de la
pila se obtiene mediante la
función GOTO (sm-r, ai) = s donde r es precisamente la
longitud de la β cadena reducida.
Compiladores. Guía 1 5
Aquí el analizador extrajo primero 2r símbolos de la pila (2
símbolos de estados y r símbolos de la gramática), exponiendo
el estado sm-r. Luego introdujo A, el lado izquierdo de la
regla de producción, y s, la entrada de GOTO (sm-r,A), en la
pila
La configuración
así obtenida es la mostrada seguidamente.
(s0 X1 s1 X2 s2 ... Xm-r sm-r A s , ai ai+1 ... an $)
Donde s es el nuevo estado en cabeza de la pila y no se ha
producido variación en la tira de
entrada que aún queda por
analizar.
3.
Si acción (sm, ai)= aceptar
Entonces se ha llegado a la finalización en el proceso de
reconocimiento y el análisis termina reconociendo la tira de
entrada.
4.
Si acción (sm, ai)= error
Entonces es muestra de que el analizador LR ha descubierto un
error sintáctico y procederá en consecuencias activando las
rutinas de corrección de errores… Una de las ventajas de este
tipo de análisis es que, cuando se produce una acción
de
error, el token erróneo suele
estar al final de (α) o al
principio de (β), lo que permite depurar con ciertas
facilidades las cadenas de entrada (programas).
La configuración inicial del analizador es:
(s0, a1 a2... an $)
Donde s0 es el estado inicial del reconocedor.
Los sucesivos movimientos se realizan en base a los cuatro
puntos anteriores hasta que se acepta la cadena de entrada o
bien hasta la aparición de un error.
Procedimiento
Yacc no es directamente un analizador sino un generador de
analizadores. A partir de un fichero fuente en yacc, se
genera un fichero fuente en C que contiene el analizador
sintáctico. Sin embargo, un analizador sintáctico de yacc no
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Compiladores. Guía 7
puede funcionar por sí solo, sino que necesita un analizador
léxico externo para funcionar. Dicho de otra manera, el
fuente en C que genera yacc contiene llamadas a una función
yylex() que debe estar definida y debe devolver el tipo de
lexema encontrado. Además, es necesario incorporar también
una función yyerror(), que será invocada cuando el analizador
sintáctico encuentre un símbolo que no encaja en la
gramática.
La estructura general de un programa en YACC es la siguiente:
<sección de definiciones>
%%
<sección de reglas>
%%
<sección de rutinas>
Tabla 1
El procedimiento inicia con la verificación de la existencia
de “Parse Generator” en su máquina. Caso contrario descargue
la herramienta Parser Generator desde el enlace siguiente:
http://www.bumblebeesoftware.com/
Proceda a instalar la aplicación utilizando el usuario Wamp
con la clave wamp.
Ejemplo 1
Construir un analizador sintáctico que reconozca la palabra
„Hola‟, en mayúsculas o minúsculas, y con un número
arbitrario de letras „o‟.
Primero crear una carpeta con el nombre sintactico, dentro
del “Escritorio”. En esta dirección almacenaremos los
archivos generados en esta práctica.
Abra y ejecute el programa “Parser Generator” y abra un nuevo
texto, luego digite el código de la tabla 2.
Compiladores. Guía 1 7
Figura 1: Ambiente de Parser Generator.
/*Seccion de definicion*/
%token H,O,L,A
%{
#define H 257
#define O 258
#define L 259
#define A 260
/*Definicion del Analizador lexico*/
int yylex() {
char carac=getchar();
switch(carac) {
case 'H':
case 'h':
return H;
case 'O':
case 'o':
return O;
case 'L':
case 'l':
return L;
case 'A':
case 'a':
return A;
}
return -1;
}
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Compiladores. Guía 7
int yyerror() {
printf("La expresión de la entrada NO forma parte del
lenguaje reconocido\n");
return 0;
}
%}
/*La seccion de codigo de c de la definicion debe estar entre
los delimitadores %{ y %}*/
%%
/*Fin de la seccion de definiciones e inicio de la seccion de
reglas de derivacion para el analizador sintactico*/
hola: H letra_o L A {printf("La expresión introducida es
parte del lenguaje reconocido\n");};
letra_o: O | letra_o O ;
%%
/*Fin de la seccion de reglas y adicion de rutinas auxiliares
en c*/
int main() {
yyparse();
/*Invocacion de la funcion del analizador sintactico*/
return 0;
}
Tabla 2
Ahora procederemos a guardar nuestro archivo en la carpeta
“sintactico” creada anteriormente en el Escritorio.
Compiladores. Guía 1 9
Figura 2: Menú “File” y luego “Save”, seleccionar nombre y
ubicación y guardamos el archivo como “hola”.
Figura 3: Clic en el menú “Project” y luego “Compile File”
para generar el código analizador sintáctico de nuestro
proyecto.
10 Compiladores. Guía 7
Figura 4: Salida de compilación correcta.
Figura 5: Archivos generados por Parser Generator:
Definición de analizador sintáctico en C, archivo de cabecera
header para C y un archivo de Verbose File que utiliza la
herramienta de Parser.
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Análisis de resultados
Construir un analizador sintáctico que reconozca la gramática
para una calculadora simple, con las operaciones suma, resta,
multiplicación y división con la herramienta Yacc. (Consultar
“Construcción de compiladores” de Kenneth C. Louden pag 228).
Investigación complementaria
1. Investigar sobre el uso de FLEX, YACC y BISON.
 Responda: Que es un analizador semántico
 Cuál es su función principal
 Algoritmo para desarrollarlo
 Cuál es su dependencia con el analizador sintáctico
Bibliografía



“Construcción de Compiladores. Principios y practica”,
Kenneth C. Louden.
“Compiladores. Principios técnicas y Herramientas”.
Sethi Ullman. Pearson Education.
Generador de analizador sintáctico de la palabra “HOLA”,
http://www.infor.uva.es/~mluisa/talf/docs/labo/L8.pdf
12 Compiladores. Guía 7
Hoja de cotejo:
Guía 7: Analizador sintáctico LR
Alumno:
Máquina No:
Docente:
GL:
1
1
Fecha:
EVALUACION
%
CONOCIMIENTO
Del 20
al 30%
APLICACIÓN
DEL
CONOCIMIENTO
Del 40%
al 60%
1-4
5-7
8-10
Conocimie
nto
deficient
e de los
fundament
os
teóricos
Conocimiento
y explicación
incompleta de
los
fundamentos
teóricos
Conocimiento
completo y
explicación
clara de los
fundamentos
teóricos
No tiene
actitud
proactiva
.
Actitud
propositiva y
con
propuestas no
aplicables al
contenido de
la guía.
Tiene actitud
proactiva y sus
propuestas son
concretas.
ACTITUD
Del 15%
al 30%
TOTAL
100%
Nota