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Analisis Semantico

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY
Facultad de Ingeniería
ANÁLISIS SEMÁNTICO
Grupo 4: CARI, Jonatan Maximiliano
LAMAS, Daniel Alberto
GUERRERO, Matías
GUZMAN, Ariel Palomino
FASES DEL COMPILADOR
Estas 2 primeras fases son
las encargadas de definir la
estructura sintáctica del
lenguaje y sus componentes
léxicos.
LD A, t1
INC A
STA t1, A
Código Final
Código Intermedio
Analizador Semántico
<a, ID>
Analizador Sintáctico
; 1 + a := a
Analizador Léxico
a:=a+1;
Las 3 fases siguientes son las
encargadas de dar un significado
único, preciso y computable a cada
construcción del lenguaje.
0000 0110
0110 1100
1110 0110
0001 0111
1111 1101
¿POR QUÉ NECESITAMOS EL ANÁLISIS
SEMÁNTICO?

El analizador sintáctico solo puede detectar errores
sobre la estructura del lenguaje, no así los errores de la
interpretación de esta estructura. Por esta razón
necesitamos un analizador semántico.
¿QUÉ ES UN ANALIZADOR SEMÁNTICO?


El analizador semántico es un parte más del proceso de los
compiladores en lo cual incluye la verificación de que una gramática
tenga sentido o interpretación de un significado de un
determinados elementos, símbolos, o expresión.
El analizador semántico trata de determinar el tipo de resultado
intermedio, comprobar que los argumentos que tienen un operador
pertenece a un conjunto de los operadores posibles y si son
compatible entre si.
¿QUÉ ES UN ANALIZADOR SEMÁNTICO?
Por ejemplo
Supongamos que tenemos una línea de código en C#
𝑅𝑒𝑠 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟1 + 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟2;
𝑐ℎ𝑎𝑟
≠
𝑑𝑜𝑢𝑏𝑙𝑒
𝑁𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 ⇒ 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟
COMO FUNCIONA EL ANALIZADOR SEMÁNTICO
El analizador semántico
características que son
requiere
las
siguientes
atributos
 reglas semánticas

Existen dos maneras de asociarlos
definición dirigida por regla de sintaxis
 esquema de traducción

En ambos casos es útil definir un conjunto de atributos a
los símbolos gramaticales a los lenguajes.
TRADUCCIÓN DIRIGIDA POR SINTAXIS



Es una generalización de una gramática libre de contexto en
la cual cada símbolo tiene asociado un conjunto de atributos.
Asocia información a construcciones de un lenguaje de
programación, asignándole atributos al símbolo de la
gramática que representa dicha construcción.
Dependiendo del tiempo en que se realice la traducción
dentro del ciclo de compilación tenemos dos clases de
traducción:
1. Traducción en tiempo de compilación.
2. Traducción en tiempo de ejecución.
DEFINICIÓN DIRIGIDA POR SINTAXIS



Una definición dirigida por sintaxis es un formalismo para
especificar las traducciones para las construcciones en
función de atributos asociados con sus componentes
sintácticos.
La idea es asociar con cada símbolo de la gramática un
conjunto de atributos y además a cada producción un
conjunto de reglas semánticas para calcular los valores de los
atributos asociados con los símbolos que aparecen en esa
producción.
La definición dirigida por sintaxis consiste en sí entonces de la
gramática y el conjunto de reglas semánticas.
TABLA DE SÍMBOLOS
Estructura más importante para el análisis semántico.
 Contiene información esencial para el análisis.
 Su información va a servir para fases posteriores de
síntesis:




Optimización
Generación de código final
Permanece sólo en tiempo de compilación, salvo
excepciones
TABLA DE SÍMBOLOS



¿Qué almacena?
Almacena información sobre:
- Identificadores
- Palabras reservadas (opcional)
- Constantes (opcional)
Para cada entrada en la TS se debe guardar:
- Lexema
- Tipo (depende de la implementación)
- Ámbito (depende de la implementación)
- Dirección de memoria
TABLA DE SÍMBOLOS
Ejemplo
𝑀𝑎𝑡𝑟𝑖𝑧
𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠
𝐿í𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑓. 𝑦 𝑠𝑢𝑝.
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
𝐹𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑜
𝑅𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟
PRINCIPALES OPERACIONES DE LA TS

Inserción

Búsqueda

Eliminación
GESTIÓN DE TABLA DE SÍMBOLOS
La gestión de la TS es un punto crítico para el
rendimiento del compilado.
 El acceso a la TS debe hacerse de forma eficiente y en
cualquier momento.
 ¿Quién debe acceder a la TS?

Analizador Léxico.
 Analizador Semántico.

IMPLEMENTACIÓN DE LA TABLA DE SÍMBOLOS
La Implementación de la TS debe ser eficiente:
Lista:
-
Permite insertar fácilmente
La búsqueda depende del nº de elementos
Puede ser muy costoso
Lista ordenada:
-
La búsqueda es sencilla
La inserción es muy costosa
Tabla Hash:
Coste de inserción bajo
Coste de búsqueda bajo
- Ideal para la TS
-
TABLA DE SÍMBOLOS
Ejemplo
Número
Nombre de
Variable
Dirección
Tipo
Valor
Línea
Declaración
Líneas
Referenciada
1
Empresa
0
4
1
2
9,14,25
2
X3
4
1
0
3
12,14
3
Formal
8
3
2
4
36,37,38
4
B
48
1
0
5
10,11,13,23
5
Resp
52
1
0
5
11,23,25
6
M
56
6
0
6
17,21
7
Primero
64
2
0
7
28,29,30,38
ATRIBUTOS
Un atributo es un espacio de información que sirve para albergar una
característica propia del proceso de traducción y que puede ser transferida a
otras producciones gramaticales para que pueda ser usada desde allí por sus
reglas semánticas.
También se puede definir atributo como a las propiedades de los símbolos del
lenguaje que almacenan contenidos relacionados con el significado de los
símbolos a los que pertenecen.
Se utiliza la notación 𝑠í𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜. 𝑎𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑡𝑜
Ejemplos
𝐼𝑑. 𝑙𝑒𝑥𝑒𝑚𝑎
𝑣𝑎𝑟. 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟
𝑣𝑎𝑟. 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛
ATRIBUTOS: TIPOS DE ATRIBUTOS
Atributos Sintetizados
Atributos Heredados
Se calculan a partir de atributos de nodos hijos.
Calculados con atributos en nodos padre y
hermanos.
Se refieren a los atributos del antecedente de la
regla.
Se refieren a atributos del consecuente de la regla.
La información asciende por el árbol.
Información descendente o de transito horizontal.
Los atributos sintetizados lo son durante toda la
gramática.
Los atributos heredados lo son durante toda la
gramática.
Los atributos de terminales son sintetizados.
ATRIBUTOS: EJEMPLOS
Atributos Heredados
Atributos Sintetizados
REGLAS SEMÁNTICAS
Una regla semántica es una expresión formal asociada a
una regla de producción que permite definir la semántica
de la construcción gramatical asociada a la misma en
términos de los símbolos de la regla de producción.
REGLAS SEMÁNTICAS
Contamos con 2 tipos de Reglas Semánticas:

Reglas de ecuaciones de atributos.

Reglas de acción semántica.
ECUACIONES DE ATRIBUTOS
Los valores de los atributos, de cada símbolo gramatical, están
relacionados con los valores de los atributos de los otros símbolos en la
regla.
𝑋𝑖 . 𝑎𝑗 = 𝑓𝑖𝑗 𝑋0 . 𝑎1 , … , 𝑋0 . 𝑎𝑘 , 𝑋1 . 𝑎1 , … , 𝑋𝑛 . 𝑎1 , … , 𝑋𝑛 . 𝑎𝑘
donde:
 𝑓𝑖𝑗 : es una función matemática de sus argumentos.
 𝑎𝑗 , … , 𝑎𝑘 : es la colección de todos los atributos para todas las reglas
gramaticales.
 𝑋𝑖 : símbolos gramaticales.
ECUACIONES DE ATRIBUTOS
Ahora veremos un ejemplo para la cadena 𝒇𝒍𝒐𝒂𝒕 𝒙, 𝒚;
Consideremos la siguiente gramática simple para declaraciones de
variables de tipo int y float en una sintaxis tipo C:
𝑑𝑒𝑐𝑙 → 𝑡𝑦𝑝𝑒 𝑣𝑎𝑟L𝑖𝑠𝑡;
𝑡𝑦𝑝𝑒 → 𝒊𝒏𝒕 | 𝒇𝒍𝒐𝒂𝒕
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡 → 𝒊𝒅, (𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡 | 𝒊𝒅)
ECUACIONES DE ATRIBUTOS
Asociada a la gramática tendremos la siguiente gramática con
atributos dtype.
Regla Gramatical
Reglas Semánticas
𝑑𝑒𝑐𝑙 → 𝑡𝑦𝑝𝑒 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡;
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑡𝑦𝑝𝑒. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒
𝑡𝑦𝑝𝑒 → 𝒊𝒏𝒕
𝑡𝑦𝑝𝑒. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑒𝑟
𝑡𝑦𝑝𝑒 → 𝒇𝒍𝒐𝒂𝒕
𝑡𝑦𝑝𝑒. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡1 → 𝒊𝒅, 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡2
𝑖𝑑. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡1 . 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡2 . 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡1 . 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡 → 𝒊𝒅
𝑖𝑑. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒
ECUACIONES DE ATRIBUTOS
Las ecuaciones de atributo se pueden exhibir en un árbol de análisis
gramatical.
Regla Gramatical
Reglas Semánticas
𝑑𝑒𝑐𝑙 → 𝑡𝑦𝑝𝑒 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡;
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑡𝑦𝑝𝑒. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒
𝑡𝑦𝑝𝑒 → 𝒊𝒏𝒕
𝑡𝑦𝑝𝑒. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑒𝑟
𝑡𝑦𝑝𝑒 → 𝒇𝒍𝒐𝒂𝒕
𝑡𝑦𝑝𝑒. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡1 → 𝒊𝒅, 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡2
𝑖𝑑. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡1 . 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡2. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡1 . 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒
𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡 → 𝒊𝒅
𝑖𝑑. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒 = 𝑣𝑎𝑟𝐿𝑖𝑠𝑡. 𝑑𝑡𝑦𝑝𝑒
GRAFOS DE DEPENDENCIAS
Un grafo de dependencias describe el flujo de información
entre las instancias de atributos en un árbol de análisis
sintáctico específico; una flecha de una instancia de
atributo a otra significa que el valor de la primera se
necesita para calcular la segunda.
GRAFOS DE DEPENDENCIAS
Algoritmo para su construcción:
 Para cada nodo 𝒏 en el árbol de análisis sintáctico hacer

Para cada atributo 𝑎 del símbolo gramatical en el nodo 𝑛
hacer


Construir un nodo en el grafo de dependencias para 𝑎;
Para cada nodo 𝒏 en el árbol de análisis sintáctico hacer

Para cada regla semántica 𝑏 ≔ 𝑓 𝑐1 , 𝑐2 , … , 𝑐𝑘 asociada con
la producción utilizada en 𝑛 hacer

Para cada 𝑖 ≔ 1 hasta k hacer
 Construir una arista desde el nodo 𝑐𝑖 hasta el nodo para 𝑏;
GRAFOS DE DEPENDENCIAS
Ahora veremos un ejemplo para ello utilizaremos la gramática anterior
y la misma cadena de entrada: 𝑓𝑙𝑜𝑎𝑡 𝑥, 𝑦
ACCIONES SEMÁNTICAS
• Define solo el valor de los atributos de los símbolos que aparecen en
la producción.
• Una acción semántica se ejecuta justo cuando se han reconocido los
símbolos que se encuentran a su izquierda en el cuerpo de la
producción.
• La acción semántica se puede ver como una regla semántica
asociada a un nuevo símbolo no terminal cuya única producción
asociada 𝑀 → 𝑒 es ejecutada
ESQUEMAS DE TRADUCCIÓN
Esquema de
traducción
postfijo
Esquema de
traducción con
acciones en medio
de la producción
ESQUEMAS DE TRADUCCIÓN
Esquema de traducción postfijo
Definición: un esquema de traducción postfijo es aquel en el cual las acciones
semánticas se encuentran al final del cuerpo de producción
Ejemplo
Si en la regla 𝐴 → 𝛼𝛽 insertamos un fragmento de código:
𝐴 → 𝛼𝛽{𝑎𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛}
La acción semántica {𝑎𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛} se ejecutará después de todas las acciones
asociadas con el recorrido de los subárboles 𝛼 y 𝛽.
ESQUEMAS DE TRADUCCIÓN
Esquema de traducción con acciones en medio de la producción (infijo)
Para aplicar estas acciones se deben realizar los siguientes pasos:
•
Recorrer en pre orden el árbol de análisis sintáctico ejecutando las acciones
semánticas.
•
Adicionar nuevos hijos a cada símbolo de la parte izquierda como nuevos hijos que
contienen a las acciones semánticas en el punto donde ellas se deben realizar.
•
Construir el árbol de análisis sintáctico ignorando las acciones semánticas.
ESQUEMAS DE TRADUCCIÓN
Ejemplo de INFIJO
Si en la regla 𝐴 → 𝛼𝛽 insertamos un fragmento de código:
𝐴 → 𝛼 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 𝛽
La acción {𝑎𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛} se ejecutará después de todas las acciones asociadas con el recorrido del subárbol de 𝛼 y
antes que todas las acciones asociadas con el recorrido del subárbol 𝛽.
Otro ejemplo con el árbol de análisis sintáctico
{action}
OBJETIVOS DEL ANALIZADOR SEMÁNTICO
La Fase de análisis semántico tiene por objetivo analizar los componentes del árbol de análisis sintáctico
que representan en el programa con el fin de comprobar que se respetan ciertas reglas semánticas que
dan un significado coherente a las construcciones del lenguaje, es decir, el analizador semántico va
comprobando la coherencia semántica del árbol de análisis sintáctico según se va construyendo.
Las responsabilidades del analizador semántico son:
 Registrar declaraciones
 Inferir tipos
 Comprobar tipos
 Comprobar corrección semántica
CONCLUSIÓN
Concluimos que el analizador semántico es tan importante
como vital para un compilador, debido a que este analiza
cada estructura sintáctica verificando la coherencia de la
misma.
Para esto emplea las estructuras:
 Árbol sintáctico
 Tabla de Símbolos
Que son las más primordiales para este análisis.
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