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Adapted from C. Varela, S. Haridi and P. Van Roy

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Modelo Computacional Secuencial y Declarativo

Sintaxis del Lenguaje de Kernel Almacenamiento de simple asignación

Descripción

•  Definiremos un lenguaje de programación

•  Qué hace falta para definir un lenguaje de programación:

  Cómo se escribe con este lenguaje?

  Qué significan las cosas que escribimos con este lenguaje?

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Descripción

•  Definiremos un lenguaje de programación

•  Qué hace falta para definir un lenguaje de programación:

  Cómo se escribe con este lenguaje? sintaxis

  Qué significan las cosas que escribimos con este lenguaje? semántica

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Definición de un lenguaje

•  Sintaxis: define las “oraciones” “permitidas”   Secuencia de caracteres (‘letras’) = token (‘palabra’)   Secuencia de tokens (‘palabras’) = sentencias (‘oración’)   Quién verifica que un programa sea sintácticamente correcto?

•  Semántica: define qué significa un programa, y qué se se espera del programa.

  print “hello world”   Quién verifica que un programa sea semánticamente correcto?

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Definición de un lenguaje (sección 2.1 del libro)

•  Sintaxis: define las “oraciones” “permitidas”   Secuencia de caracteres (‘letras’) = token (‘palabra’)   Secuencia de tokens (‘palabras’) = sentencias (‘oración’)   Quién verifica que un programa sea sintácticamente correcto? el compilador

•  Semántica: define qué significa un programa, y qué se se espera del programa.

  print “hello world”   Quién verifica que un programa sea semánticamente correcto? en algunos casos, la derivación, el testing

Sintaxis

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Sintaxis

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Tokenizer

Parser

Secuencia de Caracteres

Secuencia de Tokens

Árbol sintáctico representado al

programa.

Buenos#Aires#es#la#capital#y#la#ciudad#mas#grande

[“Buenos Aires”,”es”, “la”, “capital”,”y”,”la”,”ciudad”,

”mas”,”grande”]

Bs As

es

y

la ciudad mas grande la capital

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Sintaxis

Tokenizer

Parser

Secuencia de Caracteres

Secuencia de Tokens

Árbol sintáctico representado al

programa.

“fun {Max X Y}\n\tif X>Y then X else Y end\nend”

‘fun’ ‘{‘ ‘Max’ ‘X’ ‘Y’ ‘}’ ‘if’ ‘X’ ‘>’ ‘Y’ ‘then’ ‘X’ ‘else’ ‘Y’ ‘end’ ‘end’

Max

fun

[X Y] if

> X Y

X Y

•  definimos la sintaxis de un lenguaje mediante reglas (en el mejor caso, con una gramática) •  una oración pertenece a nuestro lenguaje (es válida) si hay una secuencia de reglas de la gramática que explican cómo se generó •  una secuencia de reglas se puede representar como un árbol de derivación

Sintaxis y derivación sintáctica

10 Ejemplo de derivación sintáctica top-down y bottom-up

<s> local X in <s> end

local X in local Y in <s> end end local X in local Y in <s> <s> end end

local X in local Y in X=true <s> end end local X in local Y in X=true if <x> then <s> else <s> end end end local X in local Y in X=true if X then Y=1 else Y=~1 end end end

Ejemplos de gramáticas informales

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NAME ls -- list directory contents SYNOPSIS ls [-ABCFGHLOPRSTUW@abcdefghiklmnopqrstuwx1] [file ...]

NAME man - format and display the on-line manual pages SYNOPSIS man [-acdfFhkKtwW] [--path] [-m system] [-p string] [-C config_file] [-M pathlist] [-P pager] [-B browser] [-H htmlpager] [-S section_list] [section] name

Qué problemas presentan estas descripciones informales? Qué ambigüedades? Qué efectos puede tener la ambigüedad?

Ejemplos de gramáticas informales

Una dirección de correo es: un string, seguido de una @ seguido de varios strings separados por puntos.

  Qué es un string?   Qué caracteres pueden aparecer en un string?   Cuántos strings pueden aparecer separados por puntos?   Cuántas @ puede haber?   una larga lista de etc.

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13 Gramáticas Independientes de Contexto y

Sensibles al Contexto

•  Gramática independiente (o libre) de contexto (CFG)   Fácil de leer y entender   No consigue capturar de forma elegante e intuitiva algunos fenómenos propios de los lenguajes de programación

•  Gramática sensible al contexto   Expresa restricciones en el lenguaje (e.g. “una variable debe estar declarada antes de usarse”)

14 Gramáticas Independientes de Contexto y

Sensibles al Contexto

•  Gramática independiente (o libre) de contexto (CFG)   Fácil de leer y entender   No consigue capturar de forma elegante e intuitiva algunos fenómenos propios de los lenguajes de programación

•  Gramática sensible al contexto   Expresa restricciones en el lenguaje (e.g. “una variable debe estar declarada antes de usarse”)

para definir lenguajes de programación:

Gramáticas Libres de Contexto (e.g. con BNF) +

Conjunto de restricciones (e.g. con predicados)

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 <digit> ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4| 5 | 6 | 7 | 8 | 9  <int> ::= <digit> { <digit> }  <list <int>> ::= nil | <int> ‘|’ <list <int>>  <statement> ::= if <expression> then<statement> {elseif <expression> then <statement>} [ else <statement> ] end | …

Definiendo gramáticas formales con la Forma Bachus-Naur (BNF):

31 | 5 | nil

BNF y su notación

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::= el elemento a la izquierda es definido por las construcciones de la derecha

* el elemento ocurre 0 o más veces {…} agrupa los elementos entre llaves […] agrupa elementos opcionales | “o” exclusivo

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Definimos nuestro Lenguaje de Kernel

〈s〉 ::= skip sentencia vacía | 〈var〉 = 〈var〉 unificación variable-variable

| 〈var〉 = 〈value〉 unificación variable-valor | 〈s〉 〈s〉 composición secuencial | local 〈var〉 in 〈s〉 end declaración | if 〈var〉 then 〈s〉 else 〈s〉 end condicional | '{' 〈var〉 〈var〉 … 〈var〉 '}' aplicación de procedimiento | case 〈var〉 of 〈pattern〉 then 〈s〉 else 〈s〉 end chequeo de patrones

〈var〉 ::= ... expresión de valor 〈pattern〉 ::= ... patrón

sintaxis de una sentencia 〈s〉 Tokenizador Tokens

Análisis Sintáctico

Semántica

Lenguaje de Programación Secuencia de

Caracteres

EBNF BNF

CFG

Parser

Palabras clave

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Para saber más…

•  sobre qué es una gramática: http://en.wikipedia.org/wiki/Formal_grammar •  y de ahí:

•  BNF: http://en.wikipedia.org/wiki/Backus%E2%80%93Naur_Form •  EBNF: http://en.wikipedia.org/wiki/Extended_Backus%E2%80%93Naur_form

27 Sentencias de nuestro lenguaje de núcleo (tabla 2.1)

〈s〉 ::= skip sentencia vacía | 〈var〉 = 〈var〉 unificación variable-variable

| 〈var〉 = 〈value〉 unificación variable-valor | 〈s〉 〈s〉 composición secuencial | local 〈var〉 in 〈s〉 end declaración | if 〈var〉 then 〈s〉 else 〈s〉 end condicional | '{' 〈var〉 〈var〉 … 〈var〉 '}' aplicación de procedimiento | case 〈var〉 of 〈pattern〉 then 〈s〉 else 〈s〉 end chequeo de patrones

〈var〉 ::= ... expresión de valor 〈pattern〉 ::= ... patrón

sintaxis de una sentencia 〈s〉

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Indentificadores de Variables (2.3.1)

•  〈variables〉 Define un conjunto de variables. •  Las variables empiezan con letra mayúscula seguida de una secuencia (posiblemtente vacía) de caracteres alfanuméricos o underscore. •  Cualquier secuencia de caracteres imprimibles encerrados entre comillas cruzadas (back-quote). •  ejemplos:

X Y1 Hello_World `hello this is a $5 bill`

  ejercicio: Escribir la gramática que describe el lenguaje de variables (la solución está en las tablas C.9 y C.10 del apéndice C del libro)

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Valores y tipos (2.3.1)

•  Un tipo de datos es un conjunto de valores y un conjunto de operaciones asociadas. •  ejemplo: Int es el tipo de datos ”Entero”, i.e el conjunto de todos los valores enteros. 1 is of type Int

•  Int tiene un conjunto de operaciones asociadas, incluyendo +,-,*,div, etc. •  Crearemos nuestro lenguaje de manera que se puedan describir elementos de distinto tipo. El modelo viene con un conjunto de tipos básicos.

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Descripción de Tipos de Valores (tabla 2.2)

〈value〉 ::= 〈procedure〉 | 〈record〉 | 〈number〉 〈procedure〉 ::= proc '{' '$' 〈var〉 … 〈var〉 '}' 〈s〉 end 〈record〉, 〈pattern〉 ::= 〈literal〉 | 〈literal〉 (〈feature〉 : 〈var〉 … 〈feature〉 : 〈var〉)

〈literal〉 ::= 〈atom〉 | 〈bool〉 〈feature〉 ::= 〈int〉 | 〈atom〉 | 〈bool〉 〈bool〉 ::= true | false 〈number〉 ::= 〈int〉 | 〈float〉 〈atom〉 ::= 〈lowercasechar〉 {<alphanumerchar>} …

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Números (2.3.3)

•  Enteros 314, 0 ~10 (minus 10)

•  Flotantes 1.0, 3.4, 2.0e2, 2.0E2 (2×102)

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Átomos y Booleanos (2.3.3)

•  Una secuencia que empieza con un caracter en minúscula, seguido de caracters o dígitos, …

person, peter ‘Seif Haridi’

•  Booleanos: true false

•  Esta definición es ambigua, cómo la arreglamos?

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Registros (2.3.3)

•  Representación Compuesta (lo usaremos para estructura de datos)

〈l〉(〈f1〉 : 〈x1〉 … 〈fn〉 : 〈xn〉) 〈l〉 is a literal

•  ejemplos person(age:X1 name:X2) person(1:X1 2:X2) ‘|’(1:H 2:T) nil person

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Registros Especiales: tuplas (2.3.3)

Tuplas 〈l〉(〈x1〉 … 〈xn〉)

Equivalente al registro: 〈l〉(1: 〈x1〉 … n: 〈xn〉)

•  ejemplo: person(X Y)

corresponde al registro person(1:X 2:Y)

38 Registros Especiales: listas (subtipo de tupla) (2.3.3)

Listas 〈x1〉 | 〈x2〉

(también podemos escribirlas con un operador infijo ‘|’) Equivalente a la tupla: ‘|’(〈x1〉 〈x2〉)

•  ejemplo: H | T

corresponde a la tupla ‘|’(H T)

que corresponde al registro ‘|’(1:H 2:T)

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listas

〈x1〉 | 〈x2〉 | 〈x3〉 ‘|’ asocia a la derecha

〈x1〉 | (〈x2〉 | 〈x3〉)

ejemplo: 1 | 2 | 3 | nil

es 1 |( 2 | (3 | nil ))

‘|’

‘|’

‘|’

1

2

3 nil

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Variaciones sintácticas en listas

Podemos escribir X1=5|6|7|nil

que es lo mismo que X1=5|(6|(7|nil))

que es lo mismo que X1=‘|’(5 ‘|’(6 ‘|’(7 nil)))

Y todavia mas corto: X1=[5 6 7]

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46 Registros Especiales: strings (subtipo de lista) (2.3.3)

•  Un string es una lista de códigos de caracteres encerrados con comillas. •  ejemplo: ”E=mc^2”

significa lo mismo que: [69 61 109 99 94 50]

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Definición de Procedimientos (2.3.3)

〈x〉 = proc {$ 〈y1〉 … 〈yn〉} 〈s〉 end   Crea un valor, “resultado” del procedimiento   Liga la variable 〈x〉 a ese valor Una variación sintáctica del procedimiento: proc {〈x〉 〈y1〉 … 〈yn〉} 〈s〉 end

Pero no olvidemos que un procedimiento es siempre una asignación, se ve cuando lo traducimos a kernel

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Reflexiones sobre Sintaxis

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Asignación de Tipo a Variables

•  Los valores claramente tiene un tipo, e.g., enteros, strings. Qué pasa con las variables?

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Asignación de Tipo a Variables

•  Los valores claramente tiene un tipo, e.g., enteros, strings. Qué pasa con las variables? Los lenguajes de programación tienen diferentes comportamientos respecto al tipo de las variables: •  Fuertemente Tipado: La variables pueden tener asociado un tipo, que restringe el tipo de valor que pueden acomodar. Cómo se determina ese tipo?

  Estático: todos los tipos de las variables se saben en tiempo de compilación. Puede ser declarado por el usuario.   Dinámico: una variable adquiere un tipo en cuando se le asocia un valor. En cualquier caso, ese tipo no cambia a lo largo de la ejecución. El tipo es único y fijo.

•  Débilmente Tipado: Las variables no tienen tipos asociados. Eg. Los argumentos de una función pueden variar de tipo.