TRADUCTION DIRIGÉE PAR LA

SYNTAXE

IFT580 – Compilation et interprétation des langages

1

Le traducteur

Analyseur

lexical

Analyseur

syntaxique

Génération

de code

Table des

symboles

Code

source Unité

lexicale

Arbre

syntaxe

Code

intermédiaire

2

Le traducteur

3

{ int i; int j; float[100] a; float v; float x; while ( true ) { do i = i+1; while ( a[i] < v ); do j = j-1; while (a[j] > v ); if ( i >= j ) break; x = a[i]; a[i] = a[j]; a[j] = x; } }

1: i = i + 1 2: t1 = a [ i ] 3: si t1 < v allerà 1 4: j = j – 1 5: t2 = a [ j ] 6: si t2 > v allerà 4 7: siFaux i >= j allerà 9 8: allerà 14; 9: x = a [ i ] 10: t3 = a [ j ] 11: a [ i ] = t3 12: a [ j ] = x 13: allerà 1 14:

Le traducteur • La partie frontale d’un compilateur identifie les unités

élémentaires d’un programme source et les transforme en

une représentation intermédiaire

• Cette représentation intermédiaire sera ensuite traduite

vers le langage cible équivalent, en appliquant des

optimisations

4

Le traducteur • La partie frontale, appelée « analyse » est organisée

autour de la syntaxe

• La syntaxe décrit ce à quoi le programme ressemble

• La sémantique décrit ce que le programme veut dire

5

Le traducteur • La syntaxe est décrite à l’aide d’une grammaire hors

contexte, en utilisant la forme de Backus-Naur (BNF en

anglais)

• La sémantique est plus complexe à représenter avec un

formalisme précis

• Utilisation de descriptions informelles

• Utilisation d’exemples

6

Le traducteur • Il y a plusieurs formalismes utilisés dans chacune des

étapes

• Expressions régulières pour l’analyse lexicale

• Grammaire hors contexte pour l’analyse syntaxique

• Grammaire attribuée pour l’analyse sémantique

• Ajout d’attributs aux symboles

• Ajout de règles sémantiques aux règles de production

7

Le traducteur

• La grammaire définit la syntaxe

• Elle peut aussi être utilisée pour diriger la traduction

• C’est faire une « traduction dirigée par la syntaxe »

8

Le traducteur

• Nous verrons

• L’analyse syntaxique

• L’analyse lexicale

• La production de code intermédiaire

• Arbre de syntaxe abstraite (arbre de syntaxe)

• Séquence d’instruction à 3 adresses

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Grammaire hors contexte

• Une grammaire (G) est définie par

• Un ensemble fini de variables (V)

• Un ensemble fini de symboles terminaux (T)

• Un ensemble fini de règles de production (P)

• Un axiome de départ (S)

G = (V, T, P, S)

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Grammaire hors contexte

expr → expr + terme

expr – terme

terme

terme → terme * facteur

terme / facteur

facteur

facteur → 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

( expr )

11

Arbre d’analyse

12

expr → expr + terme

expr – terme

terme

terme → 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

expr

expr + terme

expr - terme

terme

9

5

2

9-5+2

Traduction dirigée par la syntaxe

• Il faut attacher des règles sémantiques ou des fragments

de code aux règles de production d’une grammaire

• Les règles sémantiques sont définies par

• Des attributs

• Des schémas de traduction

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Définition dirigée par la syntaxe (DDS)

• Une définition dirigée par la syntaxe associe

• Un ensemble d’attributs à chaque symbole grammatical

• Un ensemble de règles sémantiques à chaque règle de production

pour calculer les attributs des symboles de la règle

• Un arbre d’analyse qui contient des valeurs d’attributs sur

chaque nœud est dit « décoré »

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Définition dirigée par la syntaxe • Chaque nœud d’un arbre d’analyse possède des attributs

• Un attribut est une quantité ou une information

quelconque

• Il y a deux types d’attributs

• Les attributs hérités

• Les attributs synthétisés

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Définition dirigée par la syntaxe • Les attributs hérités

• C’est un attribut dont la valeur est déterminée par la valeur des

autres attributs du nœud, de ceux de son père et ceux de ses

frères

• Les attributs synthétisés

• C’est un attribut dont la valeur est déterminée par la valeur des

attributs de ses fils et de lui-même

16

Définition dirigée par la syntaxe

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Règle de production Règle sémantique

expr → expr + terme expr.t = expr.t || terme.t || ‘+’

expr → expr – terme expr.t = expr.t || terme.t || ‘-’

expr → terme expr.t = terme.t

terme → 0 terme.t = ‘0’

terme → 1 terme.t = ‘1’

… …

terme → 9 terme.t = ‘9’

expr.t = 95-2+

expr.t = 95- + terme.t = 2

expr.t = 9 - terme.t = 5

terme.t = 9

9

5

2

9-5+2

Schéma de traduction

• Une autre façon de faire la traduction, sans utiliser

d’attributs, est d’exécuter des bouts de programme

lorsqu’on applique une règle

• Un schéma de traduction dirigé par la syntaxe associe

des fragments de programme aux règles de production de

la grammaire

18

Schéma de traduction

• Les fragments de programme sont appelés « actions

sémantiques »

• La position du fragment indique à quel moment l’action

doit être exécutée

• L’action est écrite entre accolades

19

Schéma de traduction

20

Règle de production

expr → expr + terme {print(‘+’)}

expr → expr – terme {print(‘-’)}

expr → terme

terme → 0 {print(‘0’)}

terme → 1 {print(‘1’)}

… … …

terme → 9 {print(‘9’)}

expr

expr + terme

expr - terme

terme

9

5

2

9-5+2

{print(‘9’)}

{print(‘5’)}

{print(‘-’)}

{print(‘+’)}

{print(‘2’)}

L’analyseur syntaxique • L’analyseur syntaxique a été vu en partie en IFT313

• Vous avez vu comment effectuer des dérivations et

obtenir l’arbre de dérivation pour une chaîne en entrée

• Vous n’avez pas vu comment utiliser cette information

pour effectuer une traduction et faire une analyse

sémantique du code

21

Analyse syntaxique • Il y a deux façons d’utiliser une grammaire hors contexte

pour analyser un texte

• Analyse ascendante

• Analyse descendante

22

Analyse syntaxique • Dans l’analyse descendante, on part de l’axiome, et on

applique les règles de production pour se rendre à la

phrase recherchée

• Dans l’analyse ascendante, on part de la phrase, et on

réduit en appliquant les règles de production pour

retrouver l’axiome original

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Analyse descendante (Exemple) expr → expr + terme

expr – terme

terme

terme → terme * facteur

terme / facteur

facteur

facteur → 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

( expr )

24

Analyse descendante • Pour faire une analyse syntaxique par descente récursive,

il faut habituellement modifier la grammaire sous-jacente

• Entre autres, il faut éliminer la récursivité à gauche dans

les règles de production

• Il faut éliminer toute ambiguïté

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Analyse ascendante

• On définit des ensembles d’item pour la grammaire

• Nous verrons en détail au prochain chapitre comment

faire

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L’analyse lexicale • L’analyse lexicale a été vue en IFT313

• Nous ne reverrons pas comment écrire un analyseur lexical

• Vous devrez relire vos notes si vous ne vous en rappelez plus

• Le chapitre 3 du livre du cours explique comment fonctionne un

analyseur lexical

• La dernière section du chapitre 3 aborde l’outil LEX. Vous devez le

maitriser. Il n’y aura aucun exercice ni exemple en classe!

27

L’analyse lexicale • Dans les exemples précédents, les unités lexicales

n’étaient que des symboles à un caractère, sans espace,

et pouvant être lu et interprété directement par l’analyseur

lexical

• Dans la réalité, ce n’est naturellement pas le cas

• Il faut aussi pouvoir éliminer les espaces blancs inutiles

28

L’analyse lexicale

• L’analyseur lexical produit des unités lexicales

• Une unité lexicale est sous la forme suivante

‹symbole, valeur d’attribut›

29

L’analyse lexicale • Habituellement, les grammaires vont gérer les

identificateurs ou les nombres comme des symboles

terminaux (id, nbr, etc.)

compteur = compteur + increment;

devient

‹id, ‘compteur’› ‹=› ‹id, ‘compteur’› ‹+› ‹id, ‘increment’› ‹;›

30

L’analyse lexicale

• Il y a un problème pour reconnaître un identificateur d’un

mot-clé du langage

• Habituellement, les mots-clés sont des identificateurs

réservés

31

L’analyse lexicale • Lors de la lecture, l’analyseur vérifie si le lexème est déjà

présent dans la liste des identificateurs

• Si c’est le cas, il retourne l’entrée de la liste des mots connus

• Sinon, il en crée une nouvelle avec le type ID

• Les mots-clés doivent être ajoutés au début de l’analyse

dans la table des identificateurs connus

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Table des symboles

• La table de symboles est une structure de données qui

conserve de l’information sur les structures contenues

dans le code source

• Comme la plupart des langages supportent le concept de

portée, il y aura une table de symboles par portée

33

• Chaque table à une référence vers la table de la portée

englobante

Table des symboles

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{ int i = 0; { int j = 0; { int i = 2; } } }

i int 2

…

j int 0

…

i int 0

…

Table des symboles • Lorsqu’on veut savoir si un lexème a déjà été défini, on

regarde dans la table de symboles courante

• S’il n’est pas présent, on regarde dans la précédente, et

ainsi de suite

• Ça permet d’avoir toujours la définition la plus proche en

cas de redéfinition

35

Table des symboles • Mais qui s’occupe d’ajouter les informations dans les

tables de symboles?

• L’analyseur lexical lorsqu’il voit un nouveau mot?

• L’analyseur syntaxique lorsqu’il applique une règle

particulière?

36

Production de code intermédiaire • Il y a deux représentations intermédiaires principales

• Les arbres (arbre d’analyse ou arbre de syntaxe abstraite)

• Les représentations linéaires (code à trois adresses)

• Nous avons abordé la représentation en arbre

• La représentation linéaire est nécessaire pour

l’optimisation

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Production de code intermédiaire • La partie frontale du compilateur s’occupe de créer la

représentation intermédiaire

• Elle valide que le code source suit les règles syntaxiques

• Elle s’occupe aussi de faire la validation sémantique

• C’est la vérification statique On obtient les erreurs!

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Production de code intermédiaire • Le compilateur peut émettre le code à trois adresses en

même temps qu’il construit l’arbre abstrait

• Mais pourquoi faire l’arbre au complet si le code a déjà été émis?

• Habituellement, l’analyseur syntaxique ne garde que la partie de l’arbre dont il a besoin pour écrire une partie du code à la fois

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Vérification statique • Vérification syntaxique

• Unicité de la déclaration d’un identificateur dans une portée

• Identificateur déclaré avant utilisation

• Un énoncé break est seulement présent dans un switch ou une

boucle

• Etc.

• C’est plus que juste suivre les règles de la grammaire

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Vérification statique • Contrôle de types

• Que faire lors de l’addition d’un entier et d’un réel?

• S’assurer que les paramètres d’une fonction sont du bon type

• Etc.

• Il faut garder une liste des types disponibles

• La conversion de type se nomme coercition

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Vérification statique • Il y a une différence entre un identificateur à gauche ou à

droite du symbole d’affectation

• lvalue

• rvalue

i = 5;

i = i + 2;

42

Traduction des instructions • Utilisation du code à trois adresses

• Différentes formes • x = y op z

• x [ y ] = z

• x = y [ z ]

• siVrai x allerà E

• siFaux x allerà E

• allerà E

• x = y

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Traduction des expressions

44

if

< =

a 4 b +

code calculant

expr et le

rangeant dans x

siFaux x allerà E

code calculant

instr

E: 1 b

t1 = a < 4

x = t1

t2 = b + 1

b = t2

Résumé • C’est seulement un survol du fonctionnement de la partie

frontale d’un compilateur

• Les prochaines semaines approfondiront ces techniques

• Dans le chapitre 2, vous avez des exemples d’implémentation pour un traducteur simple

• Seriez-vous capable d’étendre le langage fourni?

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