言語理論とコンパイラ

第十一回: エラー処理、中間表現

2015 年 6 月 19 日

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

Martin J. Dürst

今日の予定

前回の残りとまとめ
宿題の追加情報・ヒント
構文のパターン
構文解析のエラー処理
コンパイラの中間表現

前回の残り

前回のまとめ

導出の順番には最左導出と最右導出が存在
- 再帰的下向き構文解析は最左導出の順
- 上向き構文解析は最右導出の逆順
LALR 構文解析は shift/reduce/goto/accept で動作
- shift はトークンと状態をスタックに積む
- reduce はスタックの再上の複数のトークンや非終端記号をまとめる
その動作を bison -v で作成される .output ファイルと #define YYDEBUG 1 で出力される情報で確認可能
曖昧な文法では shift/reduce conflict などが発生

文法のパターン: 繰り返し

一回以上の繰り返し:

項目列: 項目列 項目
     | 項目
;

ゼロ回以上の繰り返し:

項目列: 項目列 項目
     | 
;

「項目列項目」の代わり「項目項目列」も使えるが、bison のスタックの長さが問題になる可能性

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; 左結合の場合)

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
;

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の出力
一つだけではなく、複数のエラーの発見
二次エラーの抑制
正しいプログラムの処理への影響が最小限
コンパイラを複雑化が最小限

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; }
```
(yyerror は自動呼出しなので、ここの呼出しが不要な場合も)
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

コンパイラの段階

字句解析 (lexical analysis)

構文解析 (parsing; syntax analysis)

意味解析 (semantic analysis)

コード生成 (code generation)

最適化 (optimization)

中間表現: 名前表

(symbol table)

提供する機能:
- 名前の検索
- 名前の登録と取り消し
- 名前についてのデータの管理
要点:
- 使うことが多く、名前の数が多いので効率が大切
- 同じ名前が複数ある可能性があるので区別が必要

名前表が扱うデータ

名前の種類 (変数、引数、関数、型など)
宣言・定義・使用の種別
変数、関数などの型
名前が有効な領域 (例えば関数、複文)
変数などの場合: 大きさ (必要なメモリ)
関数、変数などの (相対) アドレス

中間表現: 構文木

構文木の生成: 書換規則ごとの処理で生成。例:

exp: exp '+' term { $$ = $1 + $3; }

を次に変える:

exp: exp '+' term
        { $$ = newnode(PLUS, $1, $3); }

(YYSTYPE も変更)

構文木では二分木が多いが、関数の引数などに特別な措置が必要

(簡単なプログラム言語 (例: Pascal)と簡単な計算機構造 (例: スタック・マシーン)
の場合、構文解析しながらのコード生成 (構文木を生成しない) が可能)