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Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
Procesamiento de Lenguajes
Dept. de Lenguajes y Sistemas Informáticos
Universidad de Alicante
Procesamiento de Lenguajes
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
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Ejemplo 1 de traducción
E
E
T
T
F
F
F
→
→
→
→
→
→
→
E + T
T
T * F
F
id
num
pari E pard
a+4*b
⇓
suma(a,mul(4,b))
Procesamiento de Lenguajes
E
E
a
T
a
F
a
id
a
suma(a,mul(4,b))
+
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
T
T
4
F
4
num
mul(4,b)
*
F
b
id
b
4
2 / 35
Ejemplo 1 de traducción (2)
G RAMÁTICA DE ATRIBUTOS
E
E
T
T
F
F
F
→
→
→
→
→
→
→
R EGLA
E + T
T
T * F
F
id
num
pari E pard
ACCIÓN SEMÁNTICA
E.trad := ”suma(”||E1 .trad||”, ”||T.trad||”)”
E.trad := T.trad
T.trad := ”mul(”||T1 .trad||”, ”||F.trad||”)”
T.trad := F.trad
F.trad := id.lexema
F.trad := num.lexema
F.trad := E.trad
IMPORTANTE: no es posible acceder a atributos de símbolos que no
estén en la regla
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Ejemplo 2 de traducción
D
T
T
L
L
→
→
→
→
→
T id L
float
int
coma id L
D
T
integer
a,b:integer
id
int
int a,b
⇓
a,b:integer
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a
coma
L
,b
id
b
L
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Ejemplo 2 de traducción (2)
D
T
T
L
L
G RAMÁTICA DE ATRIBUTOS
R EGLA
ACCIÓN SEMÁNTICA
→ T id L
D.trad := id.lexema||L.trad||” : ”||T.trad
→ float
T.trad := ”real”
→ int
T.trad := ”integer ”
→ coma id L L.trad := ”, ”||id.lexema||L1 .trad
→ L.trad := ””
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Implementación del traductor
Existen dos posibilidades:
1
El analizador sintáctico construye el árbol (decorado con los
atributos de los terminales), y en una segunda pasada se recorre
el árbol calculando los atributos que falten hasta completar la
traducción (traducción de dos o más pasadas)
2
El analizador sintáctico no construye explícitamente el árbol
(aunque hace un recorrido virtual por el árbol), y va calculando
todos los atributos a la vez que va recorriendo el árbol (traducción
de una sola pasada)
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Recorrido virtual del árbol realizado por el A.S.
E
E
T
T
F
F
F
→
→
→
→
→
→
→
E + T
T
T * F
F
id
num
pari E pard
Procesamiento de Lenguajes
E
13
+
5
E
4
T
3
T
8
F
2
F
7
id
1
num
T
12
*
9
F
11
id
10
6
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Ejemplo 3 de traducción
D
T
T
L
L
→
→
→
→
→
T id L
float
int
coma id L
D
T
integer
a:integer;b:integer
id
L
integer
;b:integer
int
coma
int a,b
⇓
a:integer;b:integer
Procesamiento de Lenguajes
a
id
b
L
integer
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Ejemplo 3 de traducción (2)
D
T
T
L
L
G RAMÁTICA DE ATRIBUTOS
R EGLA
ACCIÓN SEMÁNTICA
L.th := T.trad;
→ T id L
D.trad := id.lexema||” : ”||T.trad||L.trad
T.trad := ”real”
→ float
→ int
T.trad := ”integer ”
L1 .th := L.th;
→ coma id L
L.trad := ”; ”||id.lexema||” : ”||L.th||L1 .trad
→ L.trad := ””
Algunos no terminales tienen más de un atributo
Algunos atributos se calculan a partir de atributos de hermanos o
padres en el árbol. Estos atributos se llaman atributos heredados
(los demás atributos se llaman sintetizados).
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Grafo de dependencias
D
T
integer
a:integer;b:integer
id
a
L
integer
;b:integer
int
coma
id
b
L
integer
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Ejemplo 4 de traducción
D
T
T
L
L
→
→
→
→
→
D
L T
real
integer
L coma id
id
L
int
T
int a;int b
int
integer
L
a,b integer
⇓
int a;int b
int a;int b
int
coma
int a
id
id
b
a
IMPORTANTE: hay herencia de derecha a izquierda en el árbol
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Ejemplo 4 de traducción (2)
D
T
T
L
L
G RAMÁTICA DE ATRIBUTOS
R EGLA
ACCIÓN SEMÁNTICA
L.th := T.trad; D.trad := L.trad
→ L T
→ real
T.trad := ”double”
→ integer
T.trad := ”int”
→ L coma id
L1 .th := L.th;
L.trad := L1 .trad||”; ”||L.th||””||id.lexema
→ id
L.trad := L.th||””||id.lexema
La herencia de derecha (T ) a izquierda (L) implica que cuando se
está analizando/traduciendo L todavía no se conoce la traducción
de T
Por tanto, no es posible traducir a la vez que se analiza, no es
posible la traducción en una pasada.
El analizador tiene que construir explícitamente el árbol, y cuando
termine, en una segunda pasada, podrá generar la traducción.
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Gramática de atributos por la izquierda
D EFINICIÓN : una gramática de atributos se dice que es una gramática
de atributos por la izquierda (l-attributed grammar) si solamente hay
herencia de padres a hijos o bien de izquierda a derecha en el árbol,
pero no de derecha a izquierda
Las gramáticas de atributos por la izquierda (GAI) son aquellas
que permiten evaluar los atributos a la vez que se hace el análisis
sintáctico (en una sola pasada).
Cuando la gramática de atributos no cumple las condiciones de
las GAI (porque tiene herencia de derecha a izquierda en el
árbol), el analizador sintáctico debe construir un árbol decorado
con atributos y, en una segunda pasada se evaluarán los atributos
que no se hayan podido evaluar en la primera pasada.
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Tabla de símbolos
La tabla de símbolos se utiliza para almacenar los símbolos
(identificadores) declarados en el programa fuente, junto con su tipo y
posiblemente alguna información más (dirección de memoria, etc).
Ejemplo:
int a,b;
float c,d;
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N OMBRE
a
b
c
d
T IPO
ENTERO
ENTERO
REAL
REAL
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
D IRECCIÓN
0
2
4
8
14 / 35
Tabla de símbolos (2)
Cuando el compilador procesa las declaraciones, tiene que añadir
las variables declaradas a la tabla de símbolos (comprobando que
no se declara dos veces el mismo identificador en el mismo
ámbito).
En el código (instrucciones, expresiones, etc), cuando aparece un
identificador el compilador debe buscarlo en la tabla de símbolos,
y obtener sus datos: tipo, dirección, etc.
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Ejemplo 5 de traducción
En este ejemplo, el traductor no genera traducción, pero debe
almacenar los símbolos en la tabla de símbolos:
int a,b,c
D
T
T
L
L
N OMBRE
a
b
c
T IPO
ENTERO
ENTERO
ENTERO
D IRECCIÓN
0
2
4
D EFINICIÓN DIRIGIDA POR LA SINTAXIS
R EGLA
ACCIÓN SEMÁNTICA
L.th := T.tipo; anadirTS(id.lexema, T.tipo)
→ T id L
→ float
T.tipo := REAL
→ int
T.tipo := ENTERO
→ coma id L
L1 .th := L.th; anadirTS(id.lexema, L.th)
→ Cuando una gramática de atributos tiene acciones que no calculan
atributos, se denomina Definición dirigida por la sintaxis (DDS)
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Definiciones dirigidas por la sintaxis (DDS)
Las DDS son como las gramáticas de atributos, pero pueden
incluir acciones que no calculen atributos, con efectos
secundarios (como guardar símbolos en la tabla de símbolos), por
lo que todas las gramáticas de atributos son también DDS
De igual manera que existen las gramáticas de atributos por la
izquierda (GAI), existen también las definiciones dirigidas por la
sintaxis con atributos por la izquierda (DDSI), que son las que
permiten la traducción en una sola pasada.
IMPORTANTE: las DDS solamente especifican las acciones que
es necesario realizar en cada regla, pero no el orden en el que
hay que ejecutarlas. Las DDS son una herramienta para el diseño
de alto nivel del traductor, sin entrar en los detalles de
implementación. El orden de ejecución de las acciones es muy
importante
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Restricciones formales de las acciones semánticas
Dada una regla A → α, y una acción semántica b := f (c1 , c2 , . . . , cn ),
en una gramática de atributos o en una DDS (o en un ETDS), se tiene
que cumplir una de las dos siguientes restricciones:
1
b es un atributo sintetizado de A, y c1 , c2 , . . . , cn son constantes o
atributos de los símbolos de la producción (de A o de α)
2
b es un atributo heredado de algún no terminal de α, y
c1 , c2 , . . . , cn son constantes o atributos de los símbolos de la
producción (de A o de α)
Si b es un atributo heredado de un no terminal αi , y se cumple que
c1 , c2 , . . . , cn son atributos de A o de otros símbolos αj , con j < i,
entonces la gramática de atributos o DDS cumple la condición para ser
una GAI o DDSI (si se cumple también en las demás acciones
semánticas, por supuesto).
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Ejemplo 5 de traducción (2)
int a,b,c
N OMBRE
a
b
c
T IPO
ENTERO
ENTERO
ENTERO
D IRECCIÓN
0
2
4
E SQUEMA DE TRADUCCIÓN DIRIGIDO POR LA SINTAXIS (ETDS)
D
→ T id {anadirTS(id.lexema, T.tipo); L.th := T.tipo}L
T
→ float {T.tipo := REAL}
T
→ int {T.tipo := ENTERO}
L
→ coma id {anadirTS(id.lexema, L.th); L1 .th := L.th}L
L
→ Un esquema de traducción dirigido por la sintaxis (ETDS) es como
una DDSI en la que las acciones semánticas se insertan en la parte
derecha de la regla, en el momento exacto del análisis en el que se
tienen que ejecutar.
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Esquema de traducción dirigido por la sintaxis (ETDS)
Los ETDS son la herramienta para diseñar traductores de una
sola pasada
Las acciones semánticas se situan (encerradas entre llaves) en el
punto de la parte derecha de la regla en que se deben ejecutar.
Se tienen que cumplir las siguientes restricciones:
1
2
3
Un atributo heredado de un símbolo αi de la parte derecha de la
regla se debe calcular en una acción semántica situada antes de αi
Una acción semántica no puede referirse a un atributo sintetizado
de un símbolo situado a la derecha de la acción en la regla
Un atributo sintetizado de la parte izquierda de la regla A solo se
puede calcular después de haber calculado todos los atributos que
se usan para calcularlo (preferentemente al final de la regla).
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Ejemplo 3 de traducción, con ETDS
G RAMÁTICA
D
T
T
L
L
D
T
T
L
L
R EGLA
→ T id L
→ float
→ int
→ coma id L
→ →
→
→
→
→
DE ATRIBUTOS
ACCIÓN SEMÁNTICA
L.th := T.trad; D.trad := id.lexema||” : ”||T.trad||L.trad
T.trad := ”real”
T.trad := ”integer ”
L1 .th := L.th; L.trad := ”; ”||id.lexema||” : ”||L.th||L1 .trad
L.trad := ””
E SQUEMA DE TRADUCCIÓN DIRIGIDO POR LA SINTAXIS
T id {L.th := T.trad}L {D.trad := id.lexema||” : ”||T.trad||L.trad}
float {T.trad := ”real”}
int {T.trad := ”integer ”}
coma id {L1 .th := L.th}L {L.trad := ”; ”||id.lexema||” : ”||L.th||L1 .trad}
{L.trad := ””}
Procesamiento de Lenguajes
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Implementación de ETDS
1
2
Con un analizador ascendente: hay que utilizar marcadores para
implementar las acciones en mitad de la parte derecha y los
atributos heredados (lo veremos más adelante).
Con un analizador descendente recursivo:
I
I
I
I
Los atributos sintetizados deben ser devueltos por las funciones de
los no terminales (cuando hay más de un atributo es mejor devolver
un struct o un objeto con todos los atributos de los no terminales)
Los atributos heredados son parámetros que se les pasan a las
funciones de los no terminales
IMPORTANTE: puede ser necesario almacenar el lexema de los
tokens antes de llamar a la función empareja.
La traducción de la cadena de entrada es devuelta por la función
que analiza el símbolo inicial de la gramática.
Procesamiento de Lenguajes
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Implementación de ETDS (2)
Ejemplo 3 de traducción, implementado con un ASDR:
String L(String th) // L -> coma id L
{
if (token == COMA)
{
String idlexema,ltrad;
String D()
// D -> T id L
{
String ttrad,idlexema,ltrad;
| epsilon
emparejar(COMA);
idlexema = lexema;
emparejar(ID);
ltrad = L(th); // L1.th := L.th
return ";" + idlexema + ":" + th + ltrad;
ttrad = T();
idlexema = lexema;
empareja(ID);
ltrad = L(ttrad); // L.th := T.trad
}
else if (token == FINFICHERO)
return ""; // L -> epsilon { L.trad := "" }
else
errorSintactico(....);
return idlexema + ":" + ttrad + ltrad;
}
}
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Traducción de expresiones aritméticas con ETDS
a+b-c+d
a+b-c
sum(res(sum(a,b),c),d)
res(sum(a,b),c)
La asociatividad por la izquierda de los operadores ’+’ y ’-’ implica
utilizar una gramática con recursividad por la izquierda:
E
E
T
T
Procesamiento de Lenguajes
−→
−→
−→
−→
E op T
T
id
( E )
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
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Traducción de expresiones aritméticas con ETDS (2)
E
E
E
T
T
→
→
→
→
E op T
T
id
( E )
a+b-c ⇒
res(sum(a,b),c)
Procesamiento de Lenguajes
E
E
a
T
a
id
a
op
sum(a,b)
op
+
res(sum(a,b),c)
T
b
id
b
-
T
c
id
c
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
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Traducción de expresiones aritméticas con ETDS (3)
El ETDS quedaría de esta manera:
E
E
T
T
−→
−→
−→
−→
E op T {E.trad := op.trad||”(”||E1 .trad||”, ”||T.trad||”)”}
T {E.trad := T.trad}
id {T.trad := id.lexema}
( E ) {T.trad := E.trad}
Procesamiento de Lenguajes
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Traducción de expresiones aritméticas con ETDS (4)
Si queremos realizar la misma traducción con una gramática sin
recursividad por la izquierda (porque por ejemplo queremos usar un
ASDR), la gramática sería:
E
E’
E’
T
T
Procesamiento de Lenguajes
−→
−→
−→
−→
−→
T E’
op T E’
id
( E )
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
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Traducción de expresiones aritméticas con ETDS (5)
E
E
E’
E’
T
T
→
→
→
→
→
T
a
id
a
T E’
op T E’
id
( E )
a+b-c ⇒
res(sum(a,b),c)
res(sum(a,b),c)
E’
op
+
a
res(sum(a,b),c)
T
id
b
E’
sum(a,b)
res(sum(a,b),c)
b
op
-
T
id
Procesamiento de Lenguajes
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
c
E’
res(sum(a,b),c)
res(sum(a,b),c)
c
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Traducción de expresiones aritméticas con ETDS (6)
El ETDS quedaría:
E
E’
−→
−→
E’
T
T
−→
−→
−→
T {E’.th := T.trad}E’ {E.trad := E’.trad}
op T {E10 .th := op.trad||”(”||E 0 .th||”, ”||T.trad||”)”}
E’ {E’.trad := E10 .trad}
{E’.trad := E’.th}
id {T.trad := id.lexema}
( E ) {T.trad := E.trad}
Procesamiento de Lenguajes
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Ejercicio 1 (examen febrero 1998) (1 de 2)
Diseña un ETDS para traducir declaraciones de funciones en C a
Pascal. El proceso de traducción se puede especificar con los
siguientes ejemplos de traducción:
int f(void),
g(float a,int *b);
function f:integer;
function g(a:real;var b:integer):integer;
void h(int a,float *c),
j(void);
procedure h(a:integer;var c:real);
procedure j;
float f(int a);
function f(a:integer):real;
int f(int a,int b,int c),
g(int d),
h(int e);
function f(a:integer;b:integer;c:integer):integer;
function g(d:integer):integer;
function h(e:integer):integer;
Procesamiento de Lenguajes
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Ejercicio 1 (examen febrero 1998) (2 de 2)
Debes diseñar el ETDS utilizando como base la siguiente gramática,
que genera el lenguaje fuente:
S
TipoFun
TipoFun
TipoFun
L
Lp
Lp
F
A
A
M
M
Argu
Argu
Tipo
Tipo
Procesamiento de Lenguajes
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
TipoFun L puntoycoma
void
int
float
F Lp
coma F Lp
ident lpar A rpar
void
Argu M
coma Argu M
Tipo ident
Tipo asterisco ident
int
float
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
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Ejercicio 2 (examen marzo 1997) (1 de 2)
Diseña un ETDS para traducir declaraciones de funciones y
procedimientos anidados en Pascal a C. El proceso de traducción se
puede especificar con los siguientes ejemplos de traducción:
function f:integer;
codigo
endfunc;
int f();
procedure p1;
procedure p2;
codigo
endproc;
codigo
endproc;
void p1();
void p1_p2();
Procesamiento de Lenguajes
procedure p1;
procedure p2;
codigo
endproc;
function f1:real;
codigo
endfunc;
procedure p3;
procedure p4;
codigo
endproc;
codigo
endproc;
codigo
endproc;
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
void p1();
void p1_p2();
float p1_f1();
void p1_p3();
void p1_p3_p4();
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Ejercicio 2 (examen marzo 1997) (2 de 2)
Debes diseñar el ETDS utilizando como base la siguiente gramática,
que genera el lenguaje fuente:
S
P
P
L
L
T
T
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
Procesamiento de Lenguajes
P
procedure id ; L endproc ;
function id : T ; L endfunc ;
P L
codigo
integer
real
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Ejercicio 3 (1 de 2)
Dada la siguiente gramática (que permite declarar clases anidadas y
sus métodos para un determinado lenguaje orientado a objetos):
S
C
B
B
V
V
P
P
D
D
L
L
T
T
Procesamiento de Lenguajes
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
−→
C
class id { B V }
public : P
private : P
D P
T id ( T id L )
C
, T id L
int
float
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
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Ejercicio 3 (2 de 2)
Construye un ETDS que traduzca a una notación como la indicada en
este ejemplo:
class A {
public:
int f1(int n,float s)
private:
class B {
private:
float f2 (float r,float s,float t)
class C {}
}
}
Procesamiento de Lenguajes
clase A {
público:
A::f1 (entero x real -> entero)
privado:
clase A::B {
privado:
A::B::f2 (real x real x real -> real)
clase A::B::C {}
}
}
Tema 5: Traducción dirigida por la sintaxis
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