言語理論とコンパイラ

第十一回: 上向き構文解析、エラー処理

2014 年 6 月 20 日

http://www.sw.it.aoyama.ac.jp/2014/Compiler/lecture11.html

Martin J. Dürst

© 2005-14 Martin J. Dürst 青山学院大学

今日の予定

• 前回のまとめ
• 前回の宿題
• 構文のパターン
• 構文解析のエラー処理
• bison の宿題 (2)

前回のまとめ

• bison と flex でプログラムを作成すると段階が多くて、make が大事
• bison の入力形式は flex と非常に似ているが、差異も
• bison は属性文法で構文解析の結果を算出
• 属性は C 言語の部分の中で $$、$1、$2 などで参照
• 演算子の優先度と結合規則が文法の書き換え規則の形で決まる
• 曖昧な文法では shift/reduce conflict などが発生

前回の宿題

提出: 来週の木曜日 (6 月 19日) 19 時 00 分、O 棟 529 号室の前

calc.y を、test.in から test.check になるように完成

calc.y を A4 (両面印刷、表紙なし、左上ホチキス止め、名前と学生番号をコメントに記述) で提出

正解例:[都合により削除]

文法のパターン: 繰り返し

一回以上の繰り返し:

項目列: 項目 項目列
     | 項目
;

ゼロ回以上の繰り返し:

項目列: 項目 項目列
     | 
;

文法のパターン: 結合

左結合の場合:

大式: 大式 左結合演算子 小式
   | 小式
;

右結合の場合:

大式: 小式 右結合演算子 大式
   | 小式
;

文法のパターン: 優先度

(優先度は 小式 > 中式 > 大式)

大式: 大式 演算子 中式
   | 中式
;
中式: 中式 演算子 小式
   | 小式
;

文法のパターン: 括弧類

小式: 開括弧 大式 閉括弧
   | 定数
;

bison の仕組みの分析

calc.output の内容:

• 文法 (書換規則ごとの番号、0 番目は $accept: 初期記号 $end)
• 終端記号 (記号の番号、出現している書換規則)
• 非終端記号 (記号の番号、出現している書換規則)
• 状態ごとに:
  • 書換規則とその中の位置 (. で指定)
  • 次の入力の終端記号ごとの操作 (shift, reduce, goto)
  • それ以外の終端記号の時の操作 ($defaut)
  • 非終端記号に reduce された後の操作

構文エラーの処理

• エラー処理の難しさ
• エラー処理の要点
• エラー処理の技法

エラー処理の難しさ

• プログラムの記述を短くするには「余計」な記号の削減が望ましい
• 一つの正しいプログラムに対してエラーのプログラムは多数存在
• 人間にとって間違いやすいものと間違いにくいものをプログラムで区別するのが困難
• 構文解析には理論があるが、エラー処理には理論が少ない

エラー処理の要点

• 分かりやすいエラーメッセージを出す
• 一つだけではなく、複数のエラーを見つける
• 二次エラーをできるだけ出さない
• 正しいプログラムの処理を遅くさせない
• コンパイラを複雑化しない

エラー処理の技法

• 文法に合ったトークンを見つけるまでにトークンを捨てる (panic mode)
• 少数のトークンを追加又は入れ替え
• 文法にエラーをキャッチする規則を追加 (error production)
• 入力に一番近い正しいプログラムを探す

bison でのエラー処理

• error トークンを含む規則を文法に追加可能
  例:

  statement: ... SEMICOLON { ... }
           | error SEMICOLON { yyerror("Statement error.\n"); yyerrok; }

• エラーが起こると、bison が一番近い error トークンの含まれる規則までエラー前のトークンや非終端記号を無視
• その規則の error トークンの後に来る入力も無視

宿題: 日付用の電卓

提出: 再来週の木曜日 (7 月 3日) 19 時 00 分、O 棟 529 号室の前

日付と日数の計算ができる簡単なプログラム言語を flex と bison で実現し、.lex と .y のファイルを印刷して提出

A4 両面印刷、表紙なし、ホチキス止め、名前、ふりがな、学生番号を右上に明記

• データ型は日付、日数、整数
  • 日付は flex の演習と同様に yyyy-mm-dd (うるう年などのチェックは不要)
  • 日数は PnnD (nn は日数そのもの; http://en.wikipedia.org/wiki/ISO_8601#Durations など参照)
• 日数は整数と掛け算可能で、結果が日数
• 日数は日数と足し算・引き算可能で、結果が日数
• 日付に日数を足し算・引き算可能で、結果が日付
• 日付と日付の引き算の結果は日数
• 優先度と結合規則は文法で定義 (%left, %right など使わないこと)
• 文は ; で区切る。各文の結果を一行で出力

来週質問可能なので、よく準備して質問できるようにしましょう

発展問題: 時間、月数、年数など

宿題のヒント

• calc などからスタート、しかしファイル名を変更 (makefile 内も)
• YYSTYPEは日付と日数に変更 (.lexと .y 両方)
• .yで追加のトークンを定義
• .lexで追加のトークンを認識
• shift/reduce conflict や reduce/reduce conflict がありうる
  • .outputファイルを見て検討
  • 実際の入力で試してみる
• 文法を少しづつ拡張しながら念入りにテスト
• テストファイルを作成、文法を拡張するたびにテストを追加
• 関心の項目 (優先順位、結合規則) を仕分けるテストを作成
• テストの結果を取っておいて、次のテストの結果と比較
• 変数はあらかじめグローバル変数の配列で場所を用意