El documento describe los elementos clave del análisis semántico, incluyendo la tabla de símbolos, chequeo de tipos y representaciones internas. El análisis semántico se refiere a todo lo que va más allá del análisis sintáctico tradicional y permite resolver conflictos y ambigüedades. Incluye tareas como la generación de la tabla de símbolos, chequeo de tipos y generación de representaciones internas como árboles abstractos de sintaxis o cuádruplas.

1. Análisis semántico
Tabla de símbolos, chequeo de tipos y
representaciones internas
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2. ¿Análisis? ... ¿semántico?
La semántica corresponde al significado asociado a las
estructuras formales (sintaxis) del lenguaje.
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3. ¿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...
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4. ¿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:
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5. ¿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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6. 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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7. 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 (enlaces); si parcialmente definido; etc.
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8. 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. An´ lisis sem´ tico v1.1 c 2005 Jos´ Fortes G´ lvez– p.5
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9. Una buena función hash
Si llamamos ci a los códigos de los caracteres y n la
longitud de la ristra:
h0 = 0
hi = khi−1 + ci
H = (hn mod 230 ) mod 1008
Pueden usarse valores de k = 613 (preferentemente) o
k = 4 (más rápido pero peor distribución)
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10. 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 che-
queos dinámicos (p.e., valor dentro de rango).
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11. 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 necesa-
rias para definiciones recursivas: entrada en tabla provi-
sionalmente “vacía” para tipo base.
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12. 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<3) {b=2*a;};
if-then
< :=
a 3 b *
2 a
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13. 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 cons-
truirlo) durante el análisis sintáctico.
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14. 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 analiza-
dor semático.
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15. 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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16. 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 x1 , ..., param xn , call p(n)
Podemos entenderlas como una linealización de un cierto
tipo de árbol abstracto.
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17. Ejemplo de cuádruplas
...
:= i a
:= t8 b
for i in a..b do if >goto i t8 L5
... L4: ...
endfor; if = goto i t8 L5
:= + i i 1
goto L4
L5: ...
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18. C/C++ como lenguaje objeto
Generar C/C++ en lugar de bajo nivel aporta ventajas:
Nos ahorramos programar (al menos inicialmente) la
generación de código objeto “real”
Permite descargar en C/C++ la mayor parte de la
gestión de pila, heap, E/S, ...
Permite aprovechar la optimización de un buen
compilador de C/C++
Independencia de la máquina objeto (o casi: tamaños
de referencias, p.e.) y del s.o.
con los inconvenientes de que la eficiencia de los ejecu-
tables no será óptima y de estar sujetos a las limitaciones
del compilador de C/C++. An´ lisis sem´ tico v1.1 c 2005 Jos´ Fortes G´ lvez– p.15
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19. Generación de C/C++
Posible implementación para lenguajes imperativos:
Una función void C/C++ por cada rutina del
lenguaje fuente
Se crean localmente variables temporales conforme
se necesitan (C++ más práctico); el optimizador las
podrá eliminar en su caso
Una union de vectores de tipos básicos contendrá
las variables de cada ámbito, incluyendo las
auxiliares como enlaces, parámetros, ...
Si áreas locales englobadas: gestionar pila de
punteros usando enlaces estáticos o display
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20. Conclusión
Elementos mínimos para la práctica de análisis
semántico:
Implementar una tabla de símbolos (no es necesario
que sea hash)
Implementar al menos parte del chequeo de tipos del
lenguaje
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