Семантический анализ программы

В ходе семантического анализа проверяются отдельные правила записи исходных программ, которые не описываются КС-грамматикой. Эти правила носят контекстно-зависимый характер, их называют семантическими соглашениями или контекстными условиями.

Рассмотрим пример построения семантического анализатора (СеА) для программы на модельном языке М. Соблюдение контекстных условий для языка М предполагает три типа проверок:

1) обработка описаний;

2) анализ выражений;

3) проверка правильности операторов.

В оптимизированном варианте СиА и СеА совмещены и осуществляются параллельно. Поэтому процедуры СеА будем внедрять в ранее разработанные процедуры СиА.

Вход: файл лексем в числовом представлении.

Выход: заключение о семантической правильности программы или о типе обнаруженной семантической ошибки.

Обработка описаний

Задача обработки описаний - проверить, все ли переменные программы описаны правильно и только один раз. Эта задача решается следующим образом.

Таблица идентификаторов, введенная на этапе лексического анализа, расширяется, приобретая вид таблицы 4.1. Описание таблицы идентификаторов будет иметь вид:

type ---

tabid = record

id :string;

descrid :byte;

typid :string[4];

addrid :word

end;

var

TI: array[1.. n] of tabid;

Таблица 4.1 – Таблица идентификаторов на этапе СеА

Поле «описан» таблицы на этапе лексического анализа заполняется нулем, а при правильном описании переменных на этапе семантического анализа заменяется единицей.

При выполнении процедуры D вводится стековая переменная-массив, в которую заносится контрольное число 0. По мере успешного выполнения процедуры I в стек заносятся номера считываемых из файла лексем, под которыми они записаны в таблице идентификаторов. Как только при считывании лексем встречается лексема «:», из стека извлекаются записанные номера и по ним в таблице идентификаторов проставляется 1 в поле «описан» (к этому моменту там должен быть 0). Если очередная лексема будет «int» или «bool», то попутно в таблице идентификаторов поле «тип» заполняется соответствующим типом.

ПримерПусть фрагмент описания на модельном языке имеет вид: var k, sum: int … Тогда соответствующий фрагмент файла лексем: (1, 2) (4, 1) (2, 3) (4, 2)…Содержимое стека при выполнении процедуры D представлено на рисунке 2.7.

Рисунок 4.5 – Содержимое стека при выполнении процедуры D

Для реализации обработки описаний введем следующие обозначения переменных и процедур:

1) LEX – переменная, хранящая значение очередной лексемы, представляющая собой одномерный массив размером 2, т.е. для лексемы (n, k) LEX[1]=n, LEX[2]=k;

2) gl – процедура считывания очередной лексемы в переменную LEX;

3) inst(l) - процедура записи в стек числа l;

4) outst(l) – процедура вывод из стека числа l;

5) instl – процедура записи в стек номера, под которым лексема хранится в таблице идентификаторов, т.е. inst(LEX[2]);

6) dec(t) - процедура вывода всех чисел из стека и вызова процедуры decid(1, t);

7) decid(l, t) – процедура проверки и заполнения поля «описан» и «тип» таблицы идентификаторов для лексемы с номером l и типа t.

Процедуры dec и decid имеют вид:

procedure decid (l:..; t:...);

begin

if TI[l].descrid =1 then ERR

else begin

TI[l].descrid: = 1;

TI[l].typid:= t

end

end;

procedure dec(t: ...);

begin

outst(l);

while l<>0 do

begin

decid(l, t);

outst(l)

end

end;

Правило и процедура D с учетом семантических проверок принимают вид:

D ® <inst(0)> I <instl> {, I <instl> } : ( int <deс(‘int’)> | bool <dec(‘bool’)> )

procedure D;

begin

inst(0);

I;

instl;

while EQ(‘,’) do

begin

gl; I; instl

end;

if EQ(‘:’) then gl else ERR;

if EQ(‘int’) then

begin

gl; dec(‘int’)

end

else

if EQ(‘bool’)

then

begin

gl; dec(‘bool’)

end

else ERR

end;

Анализ выражений

Задача анализа выражений - проверить описаны ли переменные, встречающиеся в выражениях, и соответствуют ли типы операндов друг другу и типу операции.

Эти задачи решаются следующим образом. Вводится таблица двуместных операций (таблица 4.2) и стек, в который в соответствии с разбором выражения E заносятся типы операндов и знак операции. После семантической проверки в стеке оставляется только тип результата операции. В результате разбора всего выражения в стеке остается тип этого выражения.

Для реализации анализа выражений введем следующие обозначения процедур и функций:

1) checkid - процедура, которая для лексемы LEX, являющейся идентификатором, проверяет по таблице идентификаторов TI, описан ли он, и, если описан, то помещает его тип в стек;

2) checkop – процедура, выводящая из стека типы операндов и знак операции, вызывающая процедуру gettype(op, t1, t2, t), проверяющая соответствие типов и записывающая в стек тип результата операции;

3) gettype(ор, t1, t2, t) – процедура, которая по таблице операций TOP для операции ор выдает тип t результата и типы t1, t2 операндов;

4) checknot – процедура проверки типа для одноместной операции «Ø».

Таблица 4.2 – Фрагмент таблицы двуместных операций TOP

Перечисленные процедуры имеют следующий вид:

procedure checkid;

begin

k:=LEX[2];

if TI[k].descrid = 0 then ERR;

inst(TI[k].typid)

end;

procedure checkop;

begin

outst(top2); outst(op); outst(top1);

gettype(op, t1, t2, t);

if (top1<>t1) or (top2<>t2) then ERR;

inst(t)

end;

procedure checknot;

begin

outst(t);

if t<> bool then ERR;

inst(t)

end;

Правила, описывающие выражения языка М, расширенные процедурами семантического анализа, принимают вид.

Е ® Е1 {( > | < | = ) <instl> E1 <checkop>}

E1® Т {(+ | - | Ú) <instl> T <checkop>}

T® F {( * | / | Ù) <instl> F<checkop>}

F® I <checkid>| N<inst(‘int’)> | L <inst(‘bool’)>| ØF <checknot>|(E)

ПримерДано выражение a+5*b. Дерево разбора выражения и динамика содержимого стека представлены на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 – Анализ выражения a+5*b