Procesamiento Semántico en Compiladores: Verificación y Generación de Código

Unidad V. La Fase Semántica en la Compilación

La fase semántica se compone de un conjunto de rutinas independientes, llamadas por los analizadores morfológico y sintáctico.

La verificación semántica utiliza como entrada el árbol sintáctico detectado por el análisis sintáctico para comprobar restricciones de tipo y otras limitaciones semánticas, preparando así la generación de código.

En compiladores de un solo paso, las llamadas a las rutinas semánticas se realizan directamente desde el analizador sintáctico, y son dichas rutinas las que invocan al generador de código. El instrumento más utilizado para conseguirlo es la gramática de atributos.

En compiladores de dos o más pasos, la verificación semántica se realiza independientemente de la generación de código, pasándose información a través de un archivo intermedio que, normalmente, contiene datos sobre el árbol sintáctico en forma linealizada (para facilitar su manejo y hacer posible su almacenamiento en memoria auxiliar).

En cualquier caso, las rutinas semánticas suelen hacer uso de una pila (la pila semántica) que contiene la información semántica asociada a los operandos (y a veces a los operadores) en forma de registros semánticos.

Aspectos Clave de la Verificación Semántica

• Traducción dirigida por la sintaxis: la semántica está atada a la sintaxis.
• Noam Chomsky: autonomía de la sintaxis (colorless green ideas sleep furiously).
• Gramáticas con atributos: reglas + símbolos de acción semántica.
• Rutinas semánticas: se activan para realizar una verificación semántica o generar código.

¿Por qué Realizar la Verificación Semántica?

• Asegurarnos de que el programa cumple con la definición del lenguaje de programación.
• Proveer mensajes de error útiles al usuario.

Tipos de Chequeos Semánticos

Chequeos Estáticos

• Chequeos de Control de Flujo
  • El control de flujo del programa es sensible al contexto.
  • Ejemplos:
    • La declaración de una variable debe ser visible al usarla (en scope).
    • La declaración de una variable debe estar antes de usarla.
    • Cada camino de salida (exit path) retorna un valor del tipo correcto.
• Chequeos de Unicidad
  • Uso (y mal uso) de identificadores.
    • No se puede representar en una CFG (mismo token).
  • Ejemplos:
    • Ningún identificador puede ser usado para dos definiciones diferentes en el mismo scope.
• Chequeos de Tipo
  • Los chequeos semánticos más extensos.
  • Ejemplos:
    • Que el número de argumentos coincida con el número de parámetros formales y que los tipos correspondientes sean equivalentes.
      • Si se llama como expresión, debe retornar un tipo.
      • Cada acceso a una variable debe coincidir con la declaración (arreglo, estructura, etc.).
      • Los identificadores en una expresión deben ser “evaluables”.
      • El LHS de una asignación debe ser “asignable”.
      • En una expresión, los tipos de las variables, tipos de retorno de métodos y de operadores deben ser “compatibles”.

Chequeos Dinámicos

• Chequeos de límites de arreglos.
• Chequeo de desreferencia del puntero nulo.