Основы конструирования компиляторов

         

Занесение в среду и поиск объектов


Рассмотрим схему реализации простой блочной структуры, аналогичной процедурам в Паскале или блокам в Си. Каждый блок может иметь свой набор описаний. Программа состоит из основного именованного блока, в котором имеются описания и операторы. Описания состоят из описаний типов и объявлений переменных. В качестве типа может использоваться целочисленный тип и тип

массива. Два типа T1 и T2 считаются эквивалентными, если имеется описание T1=T2 (или T2=T1). Операторами служат операторы присваивания вида Переменная1=Переменная2 и блоки. Переменная - это либо просто идентификатор, либо выборка из массива. Оператор присваивания считается правильным, если типы переменных левой и правой части эквивалентны. Примером правильной программы может служить

program Example  
begin  
  type  T1=array 100 of array 200 of integer;  
        T2=T1;  
  var   V1:T1;  
        V2:T2;  
  begin  
    V1=V2;  
    V2[1]=V1[2];  
    begin  
      type  T3=array 300 of T1;  
      var   V3:T3;  
      V3[50]=V1;  
    end  
  end  
end.

Рассматриваемое подмножество языка может быть порождено следующей грамматикой (запись в расширенной БНФ):

Prog ::= 'program' Ident Block '.'  
Block ::= 'begin' [( Declaration )] [ (Statement) ] 'end'  
Declaration ::= 'type' ( Type_Decl )  
Type_Decl ::= Ident '=' Type_Defin  
Type_Defin ::= 'ARRAY' Index 'OF' Type_Defin  
Type_Defin ::= Type_Use  
Type_Use ::= Ident  
Declaration ::= 'var' ( Var_Decl )  
Var_Decl ::= Ident_List ':' Type_Use ';'  
Ident_List ::= ( Ident / ',' )  
Statement ::= Block ';'  
Statement ::= Variable '=' Variable ';'  
Variable ::= Ident Access  
Access ::= '[' Expression ']' Access  
Access ::=

<
Для реализации некоторых атрибутов ( в частности среды, списка идентификаторов и т.д.) в качестве типов данных мы будем использовать различные множества. Множество может быть упорядоченным или неупорядоченным, ключевым или простым. Элементом ключевого множества

может быть запись, одним из полей которой является ключ:

  • SETOF T - простое неупорядоченное множество объектов типа T;


  • KEY K SETOF T - ключевое неупорядоченное множество объектов типа T с ключом типа K;


  • LISTOF T - простое упорядоченное множество объектов типа T;


  • KEY K LISTOF T - ключевое упорядоченное множество объектов типа T с ключом типа K;


  • Над объектами типа множества определены следующие операции:

  • Init(S) - создать и проинициализировать переменную S;




  • Include(V,S) - включить объект V в множество S; если множество упорядоченное, то включение осуществляется в качестве последнего элемента;


  • Find(K,S) - выдать указатель на объект с ключом K во множестве S и NIL, если объект с таким ключом не найден.


  • Имеется специальный оператор цикла, пробегающий элементы множества:

     for (V in S) Оператор;

    Переменная V пробегает все значения множества. Если множество упорядочено, то элементы пробегаются в этом порядке, если нет - в произвольном порядке.

    Среда представляет собой ключевое множество с ключом - именем объекта. Идентификаторы имеют тип TName. Обозначение

    в позиции типа - это указатель на вершину типа Нетерминал. Обозначение

    в выражении - это взятие значения указателя на ближайшую

    вершину вверх по дереву разбора, помеченную соответствующим нетерминалом.

    Для реализации среды каждый нетерминал Block имеет атрибут Env. Для обеспечения возможности просматривать компоненты среды в соответствии с вложенностью блоков каждый нетерминал Block имеет атрибут Pred - указатель на охватывающий блок. Кроме того, среда блока корня дерева (нетерминал Prog) содержит все предопределенные описания (рис. 6.2). Это заполнение реализуется процедурой PreDefine.


    Атрибут Pred блока корневой компоненты

    имеет значение NULL.



    Рис. 6.2:
    Атрибутная реализация выглядит следующим образом.

    // Описание атрибутов  
    ALPHABET  

     
    Prog:: KEY TName SETOF TElement Env.  
    // Корневая компонента, содержащая предопределенные описания.  

     
    Block:: KEY TName SETOF TElement Env;  
              Pred.  

     
    Ident_List:: SETOF TName Ident_Set.  
    // Ident_Set - список идентификаторов  

     
    Type_Defin, Type_Use, Access, Expression:: TType ElementType.  
    // ElementType - указатель на описание типа  

     
    Declaration, Var_Decl, Type_Decl::.  

     
    Ident:: TName Val.  

     
    Index:: int Val.  

     
    // Описание синтаксисических и семантических правил  
    RULE  
    Prog ::= 'program' Ident Block '.'  
    SEMANTICS  
    0:{Init(Env);  
       PreDefine(Env);  
       Pred=NULL  
      }.  

     
    RULE  
    Block ::= 'begin' [( Declaration )] [ (Statement) ] 'end'  
    SEMANTICS  
    0: if (!=NULL){  
         Init(Env);  
         Pred=

     
       }.  

     
    RULE  
    Declaration ::= 'type' ( Type_Decl ).  

     
    RULE

     
    Type_Decl ::= Ident '=' Type_Defin  
    SEMANTICS  
    TElement V;  
    if (Find(Val,Env)!=NULL)  
        Error("Identifier declared twice");  
    // Идентификатор уже объявлен в блоке  
    // В любом случае заносится новое описание  
    V.Name=Val;  
    V.Object=TypeObject;  
    V.Type=ElementType;  
    Include(V,Env).  

     
    RULE  
    Type_Defin ::= 'ARRAY' Index 'OF' Type_Defin  
    SEMANTICS  
    ElementType=ArrayType(ElementType,Val).  

     
    RULE  
    Type_Defin ::= Type_Use  
    SEMANTICS  
    ElementType=ElementType.  

     
    RULE  
    Type_Use ::= Ident  
    SEMANTICS  
    TElement * PV;  
    PV=FindObject(Val,,TypeObject,);  
    If (PV!=NULL)  
    ElementType=PV->Type.  
    // В этом правиле анализируется использующая позиция  
    // идентификатора типа.  

     
    RULE  
    Declaration ::= 'var' ( Var_Decl ).  

     
    RULE  
    Var_Decl ::= Ident_List ':' Type_Use ';'  
    SEMANTICS  
    TElement V;  
    TName N;  
    for (N in Ident_Set){  
    // Цикл по (неупорядоченному) списку идентификаторов  
      if (Find(N,Env)!=NULL)  
         Error("Identifier declared twice");  
    // Идентификатор уже объявлен в блоке  
    // В любом случае заносится новое описание

     
      V.Name=N;  
      V.Object=VarObject;  
      V.Type=ElementType;  
      Include(V,Env)  
    }.  
    // N - рабочая переменная для элементов списка. Для каждого  
    // идентификатора из множества идентификаторов Ident_Set

     
    // сформировать объект-переменную в текущей компоненте среды  
    // с соответствующими характеристиками.  

     
    RULE  
    Ident_List ::= ( Ident /',' )  
    SEMANTICS  
    0:Init(Ident_Set);  
    1A:Include(Val,Ident_Set).  

     
    RULE  
    Statement ::= Block ';'.  

     
    RULE  
    Statement ::= Variable '=' Variable ';'  
    SEMANTICS  
    if (ElementType!=NULL) && (ElementType!=NULL)  
             && (ElementType!=ElementType)  
       Error("Incompatible Expression Types").  

     
    RULE  
    Variable ::= Ident Access  
    SEMANTICS  
    TElement * PV;  
    PV=FindObject(Val,,VarObject,);  
    if (PV==NULL){  
       Error("Identifier used is not declared");  
       ElementType=NULL ;  
    }  
    else  
       ElementType=PV->Type.  

     
    RULE  
    Access ::= '[' Expression ']' Access  
    SEMANTICS  
    ElementType=ArrayElementType(ElementType, ElementType).  

     
    RULE  
    Access ::=  
    SEMANTICS

     
    ElementType=ElementType.

    <


    Поиск в среде осуществляется следующей функцией:

    TElement * FindObject(TName Ident,  BlockPointer,  
                          TObject Object,  Prog)  
    { TElement * ElementPointer;  
    // Получить указатель на ближайший охватывающий блок  
    do{  
      ElementPointer=Find(Ident, BlockPointer->Env);  
      BlockPointer=BlockPointer->Pred;  
      }  
    while (ElementPointer==NULL)&&(BlockPointer!=NULL);  
    // Искать до момента, когда либо найдем нужный идентификатор,  
    // либо дойдем до корневой компоненты  
    if (ElementPointer==NULL)&&(BlockPointer==NULL)  
    // Дошли до корневой компоненты и еще не нашли идентификатора  
    // Найти объект среди предопределенных  
       ElementPointer=Find(Ident, Prog->Env);  
    if (ElementPointer!=NULL)  
    // Нашли объект с данным идентификатором  
    // либо в очередном блоке, либо среди предопределенных  
    if (ElementPointer->Object!=Object){  
    // Проверить, имеет ли найденный объект  
    // нужную категорию  
       Error("Object of specified category is not found");  
       ElementPointer=NULL;  
    }  
    else  
    // Объект не найден  
       Error("Object is not found");  
    return ElementPointer;  
    }

    Переменная BlockPointer - указатель на ближайший охватывающий блок. Переходя от блока к блоку, ищем объект в его среде.Если не нашли, то

    переходим к охватывающему блоку. Если дошли до корневой компоненты, пытаемся найти объект среди предопределенных объектов. Если объект нашли, надо убедиться, что он имеет нужную категорию.

    Функция ArrayElementType(TType EntryType, TType ExprType) осуществляет проверку допустимости применения операции взятия индекса к переменной и возвращает тип элемента массива.

    Функция ArrayType(TType EntryType, int Val) возвращает описание типа - массива с типом элемента EntryType и диапазоном индекса Val.


    Содержание раздела