Sintaxe e Sem

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Sintaxe e Semântica
Universidade Federal Rural de Pernambuco Departame
nto de Estatística e Informática
Prof. Gláucya Carreiro Boechat
glaucyacboechat_at_gmail.com
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Sintaxe e Semântica

• Provêm a definição da linguagem
• Sintaxe
• A forma ou estrutura das expressões, das
  instruções e das unidades de programas
• Estrutura formada de acordo com Regras
  Gramaticais da Linguagem. (Estruturas Sintáticas)
• Exemplo (condição diferente)
• Pascal ( ltgt ) C ( ! ) Ada ( / )
• Semântica
• O significado das expressões, das instruções e
  das unidades de programas
• Identificação das seqüências de símbolos validos
  que constituem estruturas sintáticas

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Sintaxe e Semântica

• Exemplo comando if na linguagem C
• Sintaxe
• if (ltexprgt) ltinstruçãogt
• Semântica
• Se o valor da expressão for verdadeiro, a
  instrução será executada

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Descrevendo a sintaxe terminologia

• Uma linguagem é uma conjunto de sentenças
• Uma sentença é uma cadeia de tokens
• Um lexema é a unidade sintática de mais baixo
  nível de uma linguagem
• Exemplos
• , sum, begin, if
• Um token é uma categoria dos lexemas
• Seqüência de caracteres sobre um alfabeto
• Exemplo
• identificador, op_mult

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Descrevendo a sintaxe terminologia

• Exemplo (C)
• Resultado 45 Cont 5

Lexema Token
resultado identificador
sinal_igual
45 int_literal
op_soma
Cont Identificador
op_mult
5 int_literal
ponto_e_virgula
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Definição formal de linguagens

• Reconhecedores de linguagens
• Dispositivo que recebe um token como entrada e
  verifica se o mesmo pertence a linguagem
• Exemplo
• Análise Sintática (parte de um compilador)
• Geradores de linguagens
• Dispositivo que gera sentenças da linguagem
• Determinando se a sintaxe de uma sentença em
  particular está correta
• Através de comparações com a estrutura da
  linguagem gerada
• If ltcondição truegt then ltinstruçãogt

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Métodos formais para descrever a sintaxe

• Forma de Backus-Naur (BNF)
• Método mais usado para descrever a sintaxe das
  linguagens de programação
• Uma metalinguagem é usada para descrever outras
  linguagens
• Extended Backus Naur Form (EBNF)
• Por apresentar algumas inconveniências a BNF foi
  estendida
• Aumenta Legibilidade e Capacidade escrita da BNF

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Gramáticas Livres de Contexto

• Gramáticas Livres de Contexto
• Desenvolvida por Noam Chomsky nos meados da
  década de 1950
• Define uma classe de linguagens chamadas de
  linguagens livres de contexto
• Objetivo
• Descrever a sintaxe das linguagens naturais
• São gramáticas onde as regras de produção são
  definidas de forma mais livre

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Backus-Naur Form (BNF)

• Backus-Naur Form (1959)
• Inventada por John Backus para descrever o Algol
  58 (International Algorithmic Language)
• BNF é equivalente a gramáticas livre de contexto
• BNF é uma metalinguagem usada para descrever
  outras linguagens
• Em BNF, abstrações são usadas para representar
  classes de estruturas sintáticas
• Agem como variáveis sintáticas (também chamadas
  de símbolos não-terminais)

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BNF - Fundamentos

• Terminais lexemas e tokens
• Não-terminais BNF abstrações
• Atual como variáveis
• Gramática uma coleção de regras
• Exemplos de regras BNF
• Atribuição em C(Representada pela abstração)
• ltAtribuiçãogt  --gt  ltvargt ltexpressãogt 
• ltident_listgt -gt identifier identifier ,
  ltident_listgt
• ltif_stmtgt -gt if ltexpr_logicagt then ltstmtgt
• ltif_stmtgt -gt if ltexpr_logicagt then ltstmtgt else
  ltstmtgt

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Regras BNF

• Uma regra possui
• um lado esquerdo (LHS - Left Hand Side)
• consiste de símbolos não-terminais
• um lado direito (RHS - Right Hand Side),
• consiste de símbolos terminais e não-terminais
• Uma gramática é um conjunto não vazio de regras
• Uma abstração (ou símbolo não-terminal) pode ter
  mais de um RHS
• ltstmtgt -gt ltsingle_stmtgt
• begin ltstmt_listgt end

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Listas Sintáticas

• Listas sintáticas são descritas usando recursão
• ltident_listgt -gt ident
• ident , ltident_listgt
• Derivação
• Aplicação de regras repetidas vezes,
• começando com um símbolo inicial
• finalizando com uma sentença (símbolos terminais)

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Uma gramática para uma pequenalinguagem

• ltprogramgt -gt begin ltstmtsgt end
• ltstmtsgt -gt ltstmtgt
• ltstmtgt ltstmtsgt
• ltstmtgt -gt ltvargt ltexprgt
• ltvargt -gt a b c d
• ltexprgt -gt lttermgt lttermgt
• lttermgt - lttermgt
• lttermgt -gt ltvargt const

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Exemplo gramática para uma pequena linguagem
ltprogramgt
ltstmtsgt ltstmtgt
ltvargt ltexprgt a
lttermgt lttermgt
ltvargt const
b

• ltprogramgt gt ltstmtsgt
• gt ltstmtgt
• gt ltvargt ltexprgt
• gt a ltexprgt
• gt a lttermgt lttermgt
• gt a ltvargt lttermgt
• gt a b lttermgt
• gt a b const

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Uma gramática para instruções deatribuição
simples

• ltassigngt -gt ltidgt ltexprgt
• ltidgt -gt A B C
• ltexprgt -gt ltidgt ltexprgt
• ltidgt ltexprgt
• ( ltexprgt )
• ltidgt

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Árvore de Análise (Parse Tree)
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Ambigüidade em gramáticas

• Uma gramática é ambígua se e somente se ela gera
  uma sentença que possui duas ou mais árvores de
  análise distintas

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Uma gramática ambígua parainstruções de
atribuição simples

• ltassigngt -gt ltidgt ltexprgt
• ltexprgt -gt ltexprgt ltexprgt
• ltexprgt ltexprgt
• ( ltexprgt )
• ltidgt
• ltidgt -gt A B C

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Duas árvores de análise para amesma sentença

• A B C A

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Uma gramática não-ambígua para expressões

• indicar os níveis de precedência de operadores,
  não teremos ambigüidade
• ltassigngt -gt ltidgt ltexprgt
• ltexprgt -gt ltexprgt lttermgt
• lttermgt
• lttermgt -gt lt term gt ltfactorgt
• ltfactorgt
• ltfactorgt -gt ( ltexprgt )
• ltidgt
• ltidgt -gt A B C

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A árvore de análise única para a expressão

• A B C A

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Exemplo Sintaxe para expressões

• Calculadora simples
• Com -gt Expr
• Expr -gt Num
• Expr Num
• Expr - Num
• Expr Num
• Expr / Num
• Num -gt Dig
• Num Dig
• Dig -gt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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Exemplo2 Priorização em linguagens de
Programação

• 1ª Prioridade , /, and, ...
• 2ª Prioridade , -, or, ...
• 3ª Prioridade , gt, lt, ...
• Expr -gt tExpr
• tExpr tExpr
• tExpr lt tExpr
• tExpr gt tExpr

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Exemplo2 Priorização em linguagens de
Programação

• tExpr -gt sExpr
• tExpr sExpr
• tExpr - sExpr
• tExpr or sExpr
• sExpr -gt pExpr
• sExpr pExpr
• sExpr / pExpr
• sExpr and pExpr
• pExpr -gt Lit
• Var
• (Exp)

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Associatividade de Operadores

• Associatividade de operadores podem ser indicados
  pela gramática
• Exemplo
• A B C A (adição é associativa)
• A B / C / A   (divisão não é associativa)

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Associatividade de Operadores

• Exemplo
• ltexprgt -gt ltexprgt ltexprgt const (ambígua)
• ltexprgt -gt ltexprgt const const (não-ambígua)

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Árvore de análise associatividade da adição

• A B C A

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BNF estendida

• Adição de novas extensões
• Uso de Colchetes no RHS
• Partes opcionais
• ltproc_callgt -gt ident ( ltexpr_listgt )
• ltseleçãogt -gt if ( ltexpressãogt ) ltinstruçãogt else
  ltinstruçãogt 

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BNF estendida

• Uso de parenteses ( ) no RHS
• Opções de múltipla escolha, são colocadas dentro
  de parênteses e separadas por barras verticais
• lttermgt -gt lttermgt ( - ) const
• ltfor_stmtgt -gt for ltvargt ltexprgt ( to downto )
  ltexprgt do ltstmtgt
• Uso de chaves no RHS
• Indica zero ou repetição indefinida
• ltidentgt -gt letter letter digit
• ltlista_identgt -gt ltidentificadorgt ,
  ltidentificadorgt  

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BNF e EBNF

• BNF
• ltexprgt -gt ltexprgt lttermgt
• ltexprgt - lttermgt
• lttermgt
• lttermgt -gt lttermgt ltfactorgt
• lttermgt / ltfactorgt
• ltfactorgt
• ltfactorgt -gt ltexpgt ltfactorgt
• ltexpgt
• ltexpgt -gt ( ltexprgt )
• id

• EBNF
• ltexprgt -gt lttermgt ( -) lttermgt
• lttermgt -gt ltfactorgt ( / ) ltfactorgt
• ltfactorgt -gt ltexpgt ltexpgt
• ltexpgt -gt ( ltexprgt )
• id

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Exercícios

• Traduzir as seguintes seqüências
• 5 6 7
• 5 6 7
• 5 6 7
• 5 3 2 7
• A and B C
• A or B C

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Exercícios

• Modificar a sintaxe previamente estabelecida para
  as expressões sejam avaliadas tendo as
  comparações com maior precedência (Ex. A and
  (BC)). Refaça a tradução das expressões
  considerando a nova sintaxe estabelecida.

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Exercícios

• Adicionar os operadores unários , -- e
  not. Os operadores e -- devem ter a
  mesma prioridade dos seus correspondentes
  binários, e devem ser permitidos como pré ou
  pós. O operador not deve possuir uma
  prioridade mais alta do que todos os operadores
  já definidos.
• Represente as expressões --ab, ab--,
  ab e not A and B