Distinguir erros
Separar problemas sintáticos de problemas semânticos.
CEDIS | Universidade de Brasília (UnB)
Análise semântica: quando um programa válido ainda está errado
Tipos, escopos, contextos e AST anotada
CEDISRoteiro da aula
- 01O problema: sintaxe correta não basta
- 02Regras semânticas da MiniComp
- 03Escopos, nomes e tabela de símbolos
- 04Propagação de tipos e coerções
- 05AST anotada, diagnósticos e projeto
CEDISDo parser ao significado
A análise semântica usa a AST e a tabela de símbolos para validar regras que a gramática não consegue expressar sozinha.
- A sintaxe informa a forma do programa.
- A semântica verifica declarações, tipos, escopos e contextos.
- O resultado é uma AST anotada para as próximas fases.
CEDISObjetivos de aprendizagem
Resolver nomes
Associar usos de identificadores às declarações visíveis.
Propagar tipos
Determinar tipos de expressões a partir da AST.
Validar contexto
Checar regras como break, chamadas e retornos.
CEDISO parser confirmou que a estrutura está correta. O programa também faz sentido?
CEDISSintaticamente válido, semanticamente inválido
Sintaxe válida
A gramática aceita a estrutura do comando.
Semântica inválida
As regras da linguagem rejeitam o significado produzido.
CEDISatividade
Atividade 1 — Sintático ou semântico?
Qual programa é sintaticamente válido, mas contém erro semântico?
CEDISRegras semânticas da MiniComp
Declarações
Não há redeclaração no mesmo escopo.
Resolução
Nomes são buscados do escopo mais interno para o global.
Tipos
int promove para float; float não converte implicitamente para int.
Contexto
if e while exigem bool; break exige laço ativo.
CEDIS
O inspetor semântico
A análise semântica pode ser vista como um inspetor que percorre a AST fazendo perguntas sobre nomes, tipos, contextos e resultados.
- Quem é esse nome?
- Qual é o seu tipo?
- Ele pode ser usado aqui?
- O resultado é coerente?
CEDISPrograma condutor da aula
Exemplo analisado ao longo da aula: função soma, escopos locais, chamada com tipo incorreto, identificador não declarado e break fora de laço.
- int soma(int a, int b) { return a + b; }
- int resultado = soma(x, y);
- if (x) { int x = 20; resultado = x + desconhecido; }
- break;
CEDIS
Modelo em três passagens
A implementação pode reunir etapas, mas pensar em passagens ajuda a organizar o compilador.
- Passagem 1: declarações e escopos.
- Passagem 2: resolução de nomes e tipos.
- Passagem 3: regras contextuais e diagnósticos.
CEDISPassagem 1 — declarações e escopos
1
Abrir escopo
Criar ambiente para bloco, função ou programa.
2
Inserir símbolos
Registrar variáveis, funções e parâmetros.
3
Detectar duplicidade
Proibir nomes repetidos no mesmo escopo.
4
Fechar escopo
Remover ambiente ao sair do bloco.
CEDISPilha de escopos
Em escopo léxico, a busca começa no escopo mais interno ativo e sobe até o escopo global.
- Declaração local pode ocultar declaração externa.
- Ocultação pode ser permitida ou gerar advertência.
- Redefinir no mesmo escopo é erro na MiniComp.
CEDISRedefinição e ocultação
Redefinição
Declarar o mesmo nome duas vezes no mesmo escopo: erro.
Ocultação
Declarar nome igual em escopo interno: permitido na MiniComp.
Uso
Sempre se vincula à declaração visível mais próxima.
CEDISatividade
Atividade 2 — Resolução de nomes
No bloco interno, a qual declaração o uso de x está associado?
- Código: int x = 1; { float x = 2.5; y = x + 1; }
CEDIS
Vínculo uso → declaração
A resolução de nomes transforma um texto igual em referências semânticas diferentes.
- O mesmo nome pode aparecer em escopos distintos.
- Cada uso deve apontar para uma declaração específica.
- Esse vínculo é anotado na AST.
CEDISRegras de tipos da MiniComp
Aritmética
Operadores +, -, *, / exigem operandos numéricos.
Promoção
int pode promover para float.
Atribuição
float não atribui implicitamente para int.
Condições
if e while exigem expressão bool.
CEDISPropagação de tipos na AST
O tipo de uma expressão é calculado a partir dos tipos dos filhos.
- Literais possuem tipos próprios.
- Identificadores recebem o tipo do símbolo resolvido.
- Operadores sintetizam um tipo resultante.
CEDISTabela de resultados para +
CEDISatividade
Atividade 3 — Propagação de tipos
Pelas regras da MiniComp, qual é o tipo de 2 + 3.5 * 4?
CEDISAtribuições e coerções
Permitido
- float y = 10;
- int promove para float
- sem perda relevante
Erro na MiniComp
- int x = 3.14;
- float não converte implicitamente para int
- exigiria conversão explícita
CEDISChamadas de função
Assinatura
Nome, tipo de retorno e lista de parâmetros.
Quantidade
A chamada deve fornecer o número correto de argumentos.
Tipo
Cada argumento deve ser compatível com o parâmetro.
Resultado
A expressão da chamada recebe o tipo de retorno.
CEDISExemplos de validação contextual
break
Só é válido dentro de laço.
return
Deve ser compatível com a função atual.
continue
Só é válido dentro de laço.
condição
if e while exigem tipo bool.
CEDISContexto semântico durante a travessia
Estado mantido
- escopo atual
- profundidade de laço
- função atual
- tipo de retorno esperado
Uso nas regras
- validar break
- validar return
- abrir e fechar escopos
- registrar diagnósticos
CEDISatividade
Atividade 4 — Regra contextual
Qual construção exige informação sobre o contexto de controle?
CEDISAntes e depois da anotação
AST antes
- SOMA
- ID: x
- NUM: 2
AST depois
- SOMA : int
- ID: x : int → símbolo #14
- NUM: 2 : int
CEDISO que pode ser anotado?
Tipo inferido
Tipo resultante de expressões.
Símbolo resolvido
Entrada da tabela associada ao uso.
Coerção
Conversão inserida ou exigida.
Diagnóstico
Erros e advertências localizados.
CEDISTIPO_ERRO evita cascata de diagnósticos
Primeiro erro
Identificador desconhecido não declarado.
Marcação
O nó recebe TIPO_ERRO.
Propagação
Operações superiores propagam o erro.
Benefício
Evita mensagens secundárias enganosas.
CEDISatividade
Atividade 5 — Mensagem de erro útil
Analise: int resultado = soma(10); Escreva uma mensagem de erro útil, com causa e localização hipotética.
Resposta aberta · até 250 caracteres
CEDISDurante o parsing ou depois?
Durante o parsing
- Ações do Bison constroem nós
- Algumas informações podem ser registradas
- Útil para protótipos simples
Passagem separada
- Melhor modularidade
- Mais fácil testar
- Evita misturar sintaxe e semântica
CEDISExemplo de função semântica
Entrada
NoAST *no e ContextoSemantico *contexto.
Saída
TipoDado inferido, anotações no nó e diagnósticos acumulados.
CEDISAplicação ao projeto
1
Definir tipos
Criar enum para int, float, bool e TIPO_ERRO.
2
Anotar AST
Adicionar tipo inferido e símbolo resolvido.
3
Gerenciar escopos
Implementar pilha ou lista de ambientes.
4
Acumular erros
Guardar diagnósticos com linha e contexto.
CEDISChecklist para a próxima prática
Tabela
Inserção, busca e escopo atual.
AST
Campos para tipo e símbolo.
Tipos
Regras de operadores e atribuições.
Testes
Casos positivos e negativos.
Diagnósticos
Mensagem, linha e causa.
Projeto
Commit e README atualizados.
CEDISReferências
- AHO, A. V.; LAM, M. S.; SETHI, R.; ULLMAN, J. D. Compilers: Principles, Techniques, and Tools. 2. ed. Pearson, 2006.
- COOPER, K. D.; TORCZON, L. Engineering a Compiler. 2. ed. Morgan Kaufmann, 2011.
- WIRTH, N. Compiler Construction. Addison-Wesley, 1996.
- GNU Bison Manual. Seções sobre ações semânticas, valores semânticos e recuperação de erros.
- Repositório da disciplina: https://github.com/sergioaafreitas/COMP1
CEDISEncerramento
A análise semântica transforma uma AST estrutural em uma representação validada, anotada e pronta para as próximas fases do compilador.