פרק 5 תרגום מונחה תחביר

1תורת הקומפילציהאיתן אביאור


ניתוח(analysis)

חיבור(synthesis)

syntax analyserמנתח תחביר

semantic analyserמנתח משמעות

מייצר קוד ביניים intermediate code generator

code optimizerמייעל קוד

code generatorמייצר קוד

lexical analyserמנתח לקסיקאלי

תרגום – ניתוח המשמעות

semantic analyserמנתח משמעות


חוקי משמעות(Semantic Rules)

ערכים המוצמדים לסמלי הדקדוק (attributesתכונות )

הכללים הקובעים איך (semantic rulesחוקי משמעות )מחשבים ערכי תכונות מתוך ערכים של תכונות אחרות

שיטות לרישום כללי משמעות וקשירתם לכללי הגזירה

(syntax directed definitionsהגדרות מונחות תחביר )1.

(translation schemesסכימות תרגום )2.


המהלך הכלליפריסת זרם התמניות•בנית עץ הפריסה•מעבר על העץ לחישוב חוקי המשמעות•

לא תמיד יש לבצע בפועל את כל השלבים האלו, וישנם קיצורי •דרך.

זרםהתמניות

עץהפריסה

גרףתלויות

סדר חישובכללי המשמעות


הגדרות מונחות תחביר(Syntax Directed Definitions)

לכלל גזירה מוצמדים מספר חוקי משמעות מהצורהb = f )c1, c2, . . . ck(

הם תכונות של סמלי הדקדוק המשתתפים בכלל ci ו-bכאשר הגזירה

היא תכונה של b (synthesized attributeתכונה מורכבת )• תכונות של הסמלים ciהסמל בצד שמאל של כלל הגזירה ו-

בצד הימניהתכונה של צומת בעץ פריסה תלויה בתכונות הבנים שלו–

היא תכונה של אחד b (inherited attributeתכונה נורשת )• תכונות של הסמל בצד ciהסמלים בצד ימין של כלל הגזירה ו-

שמאל ו/או סמלים בצד הימניהתכונה של צומת בעץ הפריסה תלויה בתכונות ההורה ו/או –

האחים שלו


המשךפונקציה של חוק משמעות נרשמת בד"כ כביטוי•( כגון:side effectsלעיתים יש צורך בתוצאות נלוות )•

שינוי ערכי משתנים גלובלים–יצירת פלט–

במקרים כאלה ניתן לדמות כאילו הפעולה הינה חוק המגדיר את ( של הסמל בצד שמאל של dummyערכיה של תכונה סתמית )

כלל הגזירהלטרמינלים יש רק תכונות מורכבות שאת הערכים שלהם קובע •

המנתח הלקסיקאלילסמל ההתחלה יש בד"כ רק תכונות מורכבות )אלא אם נאמר •

במפורש אחרת(הגדרת משמעות S )S-attributed definition( הגדרה של תכונות-

באמצעות חוקים שבהם כל התכונות הינן מורכבות )ולא נורשות(


עץ פריסה מעוטר/מקושט(Annotated/Decorated Parse Tree)

עץ פריסה בו רושמים לצד כל צומת בעץ את ערכי התכונות של אותו צומת

כלל גזירה כלל משמעות קלט עץ מעוטר

E d1 + d2 E.val := d1.val + d2.val 7 + 5 E.val = 12

d1.val = 7 d2.val = 5+


דוגמה להגדרות מונחות תחביר עם תכונות מורכבות

כלל גזירה חוקי משמעות

L E n print ) E.val (

E E1 + T E.val := E1.val + T.val

E T E.val := T.val

T T1 F T.val := T1.val F.val

T F T.val := F.val

F ( E ) F.val := E.val

F digit F.val := digit.lexval


דוגמה לעץ מעוטר של תכונות מורכבות

5 + 4 n 3 הקלט

Lעץ הפריסה המעוטר

nE.val = 19

+E.val = 15 T.val = 4

T.val = 15

digit.lexval = 4T.val = 3 F.val = 5

F.val = 3

digit.lexval = 3

digit.lexval = 5

F.val = 4


דוגמה להגדרות מונחות תחביר עם הגדרות נורשות

כלל גזירה חוקי משמעות

D T L

T int

T real

L L1, id

L id

L.in := T.type

T.type := integer

T.type := real

L1.in := L.inaddtype ) id.entry, L.in (

addtype ) id.entry, L.in (


דוגמה לעץ מעוטר של תכונות נורשות

D

T.type = real

real

L.in = real

L.in = real , id3

L.in = real , id2

id1

realהקלט 　 id1 , id2 , id3　


גרף תלויות(Dependency Graph)

גרף שבו:תכונות של הצמתים בעץ הפריסההצמתים:התלות של תכונה א' בתכונה ב'קשתות:

אופן הבניה בעץ הפריסהnלכל צומת צמתים

n של סמל הדקדוק בצומת a לכל תכונה n.aבנה בגרף התלויות צומת עבור

בעץ הפריסהn לכל צומת קשתות )b = f)c1,c2, … ck לכל כלל משמעות מהצורה

n שקשור לכלל הגזירה שיצר את הצומת [k..1 בתחום ]iלכל

b לצומת ci בנה בגרף התלויות קשת מהצומת


דוגמאות לגרף תלויותדוגמה א'דוגמה א'

כלל גזירה

E E1 + E2

כלל משמעות

E.Val := E1.val + E2.val

גרף תלויות

דוגמה ב'דוגמה ב'

של העץ המעוטר גרף התלויות

עם תכונות נורשות

5

7

9

L

L

L

D

T

real

id1

id2

id3,

,

6

8

10

4type

in

in

in

E

E1 E2

+

val

val valentry2

1 entry

3entry


סדר חישוב המשמעותבניית עץ הפריסה המעוטר ע"פ הדקדוק1.

בניית גרף התלויות2.

מציאת מיון טופולוגי של גרף התלויות3.

חישוב התכונות לפי סדר המיון הטופולוגי4.


שיטות לחישוב המשמעות( parse-tree methodsשיטות עץ פריסה )1.

בזמן ההידור נבנה עץ הפריסה מעוטר וממנו גרף תלויות,ואז מחושב המיון הטופולוגי

(rule-based methodsשיטות המבוססות על חוקים )2.בזמן בנית המהדר מנותחים )ידנית או אוטומטית( חוקי

המשמעות המקושרים עם כללי הגזירה ולכל כלל גזירה נקבע מראש סדר חישוב חוקי המשמעות הקשורים אליו

(oblivious methodsשיטות מתעלמות )3.סדר חישוב המתעלם מחוקי המשמעות עצמם

לפי סדר השימוש בכללי הגזירה()למשל מגביל את אוסף ההגדרות מונחות הדקדוק שניתן ליישם –

בשיטה זו


(Syntax Treeעץ תחביר )עץ המשקף את המבנה ההיררכי (syntax treeעץ תחביר )

של השפה

דחוס יותר מעץ פריסה• בעלים אין מופיעים אופרטורים או מילות מפתח והם מוכלים•

בצומת שהיה ההורה שלהם אילו הופיעו( מסולקות מהעץX Yגזירות יחידות )•

S if B then S1 else S2 if-then-else

B S1 S2


דוגמה לעץ תחביר 5 + 4 n 3הקלט:

עץ תחבירעץ פריסה

+

4

53

L

nE.val = 19

+E.val = 15 T.val = 4

T.val = 15

digit.lexval = 4T.val = 3 F.val = 5

F.val = 3

digit.lexval = 3

digit.lexval = 5

F.val = 4


בניית עץ תחביר לביטוייםכל צומת בעץ התחביר מיוצג ע"י רשומה בעלת מספר שדות

של הרשומה(labelתווית ) מכונה סוג הצומת או האופרטור •מחוונים לצמתי הבנים•ערכים )בצמתי עלים(•

פונקציות המחזירות מחוון לצומת חדש:3נגדיר mknode(op,left,right) מייצרת "צומת פעולה" עם תוויתop ושני

right ו-leftשדות מחוונים mkleaf(id,entry) מייצרת "צומת מזהה" עם תוויתid ושדה

entryהמכיל מחוון לטבלת הסמלים mkleaf(num,val) מייצרת "צומת מספר" עם תוויתnum ושדה

valהמכיל את הערך המספרי


דוגמה לבנית עץ תחבירa – 4 + cהקלט:

העץ הנוצרסדר הפעולות

p1 = mkleaf(id, entry_a);

p2 = mkleaf(num, 4);

p3 = mknode( ‘‘, p1, p2);

p4 = mkleaf(id, entry_c);

p5 = mknode( ‘+‘ , p3, p4);

+

id num 4

id

to entry for a

to entry for c


הגדרות מונחות תחבירלבניית עץ תחביר

, המתאימה לבניית עץ תחבירSלהלן הגדרה של תכונות-

כללי גזירה חוקי משמעות

E E1 + T E.nptr := mknode) ‘+ ‘ , E1.nptr , T.nptr (

E E1 T E.nptr := mknode) ‘‘ , E1.nptr , T.nptr (

E T E.nptr := T.nptr

T ( E ) T.nptr := E.nptr

T id T.nptr := mkleaf)id, id.entry(

T num T.nptr := mkleaf)num, num.val(


עץ הפריסה ועץ התחבירa – 4 + c הקלט:

+

-

id num 4

id

to entry for a

to entry for c

E

T.nptr

id

E.nptr

–T.nptr

num

E.nptr+

T.nptr

id


השימוש של עץ התחביראסטרטגיה אחת הינה לייצר את התרגום תוך כדי •

שלב פריסה

אסטרטגיה חלופית הינה לייצר בעת הפריסה ייצוג •

התוכנית ולבצע את התרגום בשלב שני ביניים של

עץ התחביר יכול לשמש לייצוג ביניים כזה•


חישוב מלמטה למעלהSשל הגדרות תכונות-

מהוות תת-מחלקה של הגדרות מונחות Sהגדרות תכונות-•

תחביר, שעבורן קל יחסית לבנות מתרגם אוטומטי

נשתמש בחישוב מלמטה למעלה, ובכל בנית צומת בעץ •

הפריסה נחשב את התכונות שלו על סמך תכונות בניו

את תכונות הצמתים נשמור בתוך המחסנית•

כשהפורס מבצע רדוקציה לפי כלל גזירה מסויים, נחשב את •

כללי המשמעות הנלווים לאותו כלל גזירה


הפורס והמחסנית, goto ו-action שיש לו טבלאות פריסה )LR)1נשתמש בפורס •

וכן מחסניתלצורך הפריסה עצמה מספיק לשים במחסנית את מספר •

המצב של הפורס, מפני שהוא מעיד באופן חד-משמעי על סמל

הדקדוק שהוא מכסהכניסה במחסנית תהיה מורכבת אם כן:•

–state )מצב )אינדקס או מצביע לטבלת הפריסה אנו נרשום את סמל הדקדוק במקום זה

–val ערכי התכונות של סמל הדקדוק


רדוקציה וחישוב משמעותנניח תכונה יחידה לכל סמל

המצב החדשרדוקציההמחסנית

v, u-ו w יכולים להיות

אותה תכונה או תכונות שונות לסמלים שונים

הפורס מחליט

לעשות רדוקציה

לפי כלל גזירה

A XYZ

אשר לו מקושר

כלל המשמעות

A.t := f)X.v, Y.u, Z.w(

stateval

top AA.t

. . .. . .

stateval

top Z

Y

X

Z.w

Y.u

X.v

. . .. . .


דוגמה להגדרת חישוב המשמעות

כלל　גזירה קטע קוד ליישום חוקי המשמעות

L E n print ) stack ]top[.val (;

E E1 + T stack]ntop[.val = stack]top2[.val + stack]top[.val ;

E T //stack]ntop[.val = stack]top[.val;

F ( E ) stack]ntop[.val = stack]top1[.val;

F digit //stack]ntop[.val = stack]top[.val;

T T1 F stack]ntop[.val = stack]top2[.val stack]top[.val;

T F //stack]ntop[.val = stack]top[.val;


סדר ביצוע הפעולות.1topמצביע לראש המחסנית

הפורס מחליט לבצע רדוקציה2.

.3rהוא אורך הצד הימני של כלל הגזירה

.4ntop = top – )r – 1(

הפורס מחשב את הקוד של חוק המשמעות5.

ntopהפורס מציב את המצב והערך החדש בתא המוצבע ע"י 6.

ערכים מהמחסנית(r – 1 )שולף top = ntopהפורס מעדכן 7.


דוגמה לביצוע הפריסהעם חישוב משמעות

הקלט:

3 5 + 4 n

קלט state val כלל גזירה

3 5 + 4 n 5 + 4 n 5 + 4 n 5 + 4 n

5 +4 n +4 n +4 n +4 n +4 n4 nnnnn

LE nE

E + TE + FE + 4

E +ETT FT 5T TF3–

L E n

E E + TT FF digit

E TT T FF digit

T F F digit

–

1919_

1915 _ 415 _ 415 _ 4

15_ 1515

3 _ 53 _ 5

3_ 333


מסקנות מאפשרות לנו לבנות פורס הקושר ביצוע Sהגדרות תכונות-•

רדוקציה לחישוב משמעות

פעולות חישוב המשמעות נעשות לפני שמבוצעת רדוקציה•

Sע"מ להרחיב את אוסף ההגדרות מעבר להגדרות תכונות-•

נרצה לשלב פעולות חישוב תוך כדי פריסת צד ימין של כלל

הגזירה


חישוב תכונות במעבר (Depth Firstלעומק )

void dfvisit )node n({

foreach child m of n, from left to right {evaluate inherited attributes of m;dfvisit )m(;

}evaluate synthesized attributes of n;

}שיטה זו הינה טבעית לחישוב התכונות•אם לא מגבילים את ההגדרת המשמעות עשויות להיווצר •

תלויות שאינן מתאימות לסדר חישוב זה


Lהגדרות תכונות-)L-attributed Definitions(

אם:Lהגדרה מונחית דקדוק תהיה של תכונות-

[ n..1 בתחום ]j ולכל A X1X2. . . Xnלכל כלל גזירה

תלויות רק ב:Xjהתכונות הנורשות של

X1X2. . .Xj-1התכונות של הסמלים •

בכלל הגזירה(Xj)הנמצאים מצד שמאל של

Aהתכונות הנורשות של •

L הינה גם הגדרת תכונות-Sאבחנה: הגדרת תכונות-


סכמת תרגום(Translation Scheme)

(translation schemeסכמת תרגום )

דקדוק חסר הקשר אשר בו קיימות תכונות לכל סמל דקדוק

ואשר פעולות משמעות )המצויינות בתוך סוגריים מסולסלים

( משולבות בתוך הצד הימני של כללי הגזירה{ }


דוגמה לסכמת התרגום( לכתוב סופיות infixמתרגם ביטוי חיבור/חיסור מכתיב פנימי )

(postfix)

E T Rהדקדוק

R addop T { print)addop.lexeme(} R1 | ε

T num { print)num.val(}

2 + 5 – 9 הקלט

+2 – 5 9 הפלט הרצוי

עץ הרצוי

E

R

R

R

T

T T

9

5 2

+

ε

{print( ‘ 9 ’ )}

{print( ‘ 5 ’ )}

{print( ‘ ’ )}

{print( ‘ 2 ’ )}

{print ‘ )+ } ( ’


מגבלות על פעולות סכמת התרגום

שהוגדרו לעיל Lעל מנת להבטיח כי נעמוד במגבלות תכונות-נדרוש מספר מגבלות על הפעולות של סכמת התרגום:

תכונה נורשת של סמל בצד ימין של כלל גזירה חייבת להיות 1.מחושבת בפעולה לפני שהסמל מופיע

לפעולה אסור לפנות לתכונה מורכבת של סמל הנמצא מימין 2.לה

תכונה מורכבת של נונטרמינל בצד ימין ניתן לחשב רק לאחר 3.שכל התכונות עליהן היא מסתמכת כבר חושבו

בדרך כלל פעולה כזאת תימצא בקצה הימני של הכלל


המשך יבוא


5תום פרק

פרק 5 תרגום מונחה תחביר

Documents

Transcript of פרק 5 תרגום מונחה תחביר