4.1.4 Иерархия классов модуля

На рис. 4.2 представлена иерархия классов сканера. Где AbstractLexer- интерфейс, посредством которого осуществляется взаимодействие с синтаксическим анализатором;Lexer–реализацияклассаAbstractLexer;Token – класс, абстракция сущности токен; а Word , IntLiteral и FloatLiteralклассы производные от класса Tokenпредставляют лексемы с атрибутом – внутреннее представление лексемы,например целое число или строка.

Использование интерфейсного класса в архитектуре приложения даёт возможностипоменять реализацию лексического анализатора без изменения других модулей.

Рисунок 4.2– Иерархия классов лексического анализатора

Листинг этого модуля представлен в Приложении В в разделе лексический анализатор.

4.2 Синтаксический анализатор

4.2.1 Функции синтаксического анализатора

При выполнении синтаксический анализатор получает строку токенов от лексического анализатора и проверяет, может ли эта строка порождаться грамматикой исходного языка.Синтаксический анализатор также называют парсером.

В случае установления непринадлежности входной цепочки множеству цепочек порождаемых грамматикой синтаксический анализатор долженсообщить обо всех выявленных ошибках, а кроме того обработать обычные, часто встречающиеся ошибки и продолжить работу с оставшейся частью программы, т.е. произвести их нейтрализацию.

В случае корректной программысинтаксический анализатор строит дерево разбора и передаёт его следующей части языкового процессора. Явное построение дерева разбора вызвано невозможностью выполнения некоторых семантических проверок непосредственно в процессе синтаксического анализа.

4.2.2 Спецификация грамматики

Грамматика представляет собой совокупность четырех компонент:

1. Терминалы. Они представляют собой базовые символы, из которых формируются строки. Термин “имя токена” является синонимом слова “терминал”;

2. Нетерминалы. Они представляют собой синтаксические переменные, которые обозначают множество строк. Эти множества строк, обозначаемые нетерминалами, помогают определить язык, порождаемы грамматикой;

3. Стартовый символ.Один из нетерминалов грамматики считается стартовым символом, и множество строк, которые он обозначает, является языком, определяемым грамматикой;

4. Продукции. Продукции грамматики определяют способ, которым терминалы и нетерминалы могут объединяться для создания строк. Каждая продукция состоит из следующих частей:

1. Заголовок или левая часть продукции, обычно представлена нетерминалом;

2. символ →;

3. Тело, или правая часть, состоящая из нуля или некоторого количества терминалов и нетерминалов. Эти компоненты тела описывают один из способов, которым могут быть построены строки нетерминалов в заголовке.

По классификации Хомского разработанная грамматика языкаLISMA является контекстно-свободной(КС). На КС-грамматики распространяется единственное ограничение: вид левой части каждой продукции может быть ограничен лишь единственным нетерминальным символом. Или грамматика G[S] = <N, T, P, S> называется КС-грамматикой, если каждая ее продукция имеет вид A→β, где A N, β (N T)^*.

Для анализа грамматики выбран нисходящий метод, в котором дерево разбора строится сверху (от корня) вниз (к листьям).Это в свою очередь накладывает ограничения на вид грамматики.Класс грамматик, для которых можно использовать нисходящие методы разбора, просматривающие к символов во входном потоке, часто называются классом LL(k).

Для грамматик класса LL(k) существует ряд требований:

• отсутствие левой рекурсии, т.е. отсутствие продукций вида: A→⁺ Aa, где A N, а T;

• наличие левой факторизации, т.е. отсутствие продукций вида: A→aB₁ | aB₂ , где A N, а T, B₁ (N T)^*,B₂ (N T)^*;

• должна быть однозначна (обязательное требование для любой грамматики). Это означает существование единственного дерева разбора для каждой программы.

Таким образом, разработанная грамматика принадлежит к классу LL(2) без возврата с просмотром вперёд двух символов.

Просмотр вперед используется, когда в грамматиках встречаются альтернативные правила, начинающиеся с одинаковых цепочек символов. Возникающая неоднозначность может быть разрешена путем предварительного просмотра правила на символов вперед до той границы, начиная с которой данное правило можно отличить от альтернативных.

Просмотр вперед – это один из возможных вариантов упорядочивания подстановок, обеспечивающий решение проблемы недетерминированности. Наряду с ним используются: преобразование грамматик к детерминированным и анализ с возвратами.

Возвраты производятся для альтернативных правил, начинающихся с одинаковых подцепочек. В этом случае появление отказа при разборе правила ведет к восстановлению текущей позиции в то положение, в котором находился анализатор до входа в данное правило. Использование возвратов может выступать в качестве альтернативы просмотру вперед.

Привести грамматику полностью к классу LL(1) не удалось ввиду особенностей языка, но ситуации, где используется просмотр вперёд двух символов, сведены к минимуму.

Терминальный словарь грамматики представлен токенами из таблицы 4.2.

Далее представлены пронумерованные (двойной номер обозначает альтернативные продукции) продукции грамматики в форме Бэкуса-Наура (BNF) с названием языковых конструкций, в некоторых случаях с комментариями. Все терминалы обозначены строками из прописных символов и выделены жирным шрифтом,нетерминалы обозначаются строками из строчных символов. Отдельно выделены продукции, в которых происходит просмотр вперёд на два символа, это понадобится при реализации метода разбора.

Программа - стартовый символ.Состоит из трёх частей: блока деклараций, классической части, гибридной части

1. program → declsDefins classicPart hybridPart

Блок деклараций переменных и макросов, а также задания глобальных начальных условий СДУ

1. declsDefins → declsDefins1 declsDefins

2. declsDefins → ε

3. выбор из 2.1 или 2.2 (предо смотр 2)

Макрос (с параметром или без)

1. declsDefins1 → MACROID param = expr ;

Явное определение константы

2. declsDefins1 → CONST ID = sign ;

Объявление массива

3. declsDefins1 → ARRAY ID [ NUM ] ;

Определение счётчика

4. declsDefins1 → COUNT ID = [ list_inter ] ;

Задание глобального начального условия с индексом (явно или неявно) или без индекса,неявное определение константы

5. declsDefins1 → ID index= sign;

Вспомогательные продукции

3. list_inter → interval list_inter1

1. list_inter1 → , interval list_inter1

2. list_inter1 → ε

6. interval → NUM – NUM

1. param → [ID ]

2. param → ε

1. sign → ­­­–sign

2. sign → literal

1. index → [ expr_i ]

2. index → ε

Классическая часть состоит из уравнений алгебраических и дифференциальных и условного оператора

1. classicPart → classicPart1 classicPart

2. classicPart → ε

3. выбор 10.1 или 10.2 (предо смотр 2)

1. classicPart1 → equation

2. classicPart1 → condition

Условный оператор

11. condition → IF ( bool ) THEN localValues ENDIF ;

Уравнение алгебраическое или дифференциальное

11. equation → IDder index = expr ;

12. localValues → localValue localValues1

1. localValues1 → localValue localValues1

2. localValues1 → ε

Локальное начальное условие с индексом (явное или неявное) и без него

15. localValue → ID index = expr ;

1. der → ‘

2. der → ~

Логическое выражение

17. bool → join bool1

1. bool1 → OR join bool1

2. bool1 → ε

20. join → equality join1

1. join1 → AND equality join1

2. join1 → ε

22. equality → rel equality1

1. equality1 → EQ rel

2. equality1 → NE rel

3. equality 1 → ε

1. rel → expr rel1

1. rel1 → < expr

2. rel1 → > expr

3. rel1 → LE expr rel1

4. rel1 → GE expr rel1

5. rel1 → ε

Арифметическоевыражение

26. expr → term expr1

1. expr1 → – term expr1

2. expr1 → + term expr1

3. expr1 → ε

27. term → unary term1

1. term1 → / unary term1

2. term1 → * unary term1

3. term1 → ε

1. unary → factor

2. unary → – unary

3. unary → NOT unary

1. factor → ( bool )

2. factor → ID spec

3. factor → REAL

4. factor → NUM

1. spec → index

Список фактических параметров функции

2. spec → (list _expr)

32. list _expr → expr list _expr1

1. list _expr1 → , expr list _expr1

2. list _expr1 → ε

Гибридная часть

1. hybridPart → localState hybridPart

2. hybridPart → ε

Локальное состояние

35. localState → ver IS body FROM list_ver ;

Условно-адресная пара

35. ver → ID cond

1. cond → [bool ]

2. cond → ε

Операторы – локальное начальное условие или уравнение

1. body → body1 body

2. body → ε

1. body1 → localValue

2. body1 → equation

3. выбор 40.1 или 40.2 (предосмотр 2)

Список условно-адресных пар

1. list_ver → ver list_ver1

2. list_ver → ε

1. list_ver1 → , ver list_ver1

2. list_ver1 → ε

Вспомогательныепродукции

1. literal → NUM

2. literal → REAL

Арифметическиевыражениядляиндексов, введеныдляупрощения семантических проверок

43. expr_i → term_i expr_i

1. expr1_i → + term_i expr1_i

2. expr1_i → – term_i expr1_i

3. expr1_i → ε

45. term_i → unary_i term1_i

1. term1_i → / unary_i term1_i

2. term1_i → * unary_i term1_i

3. term1_i → ε

1. unary_i → factor_i

2. unary_i → – unary_i

1. factor_i → (expr_i )

2. factor_i → ID

3. factor_i → NUM