IF 688 Checagem de tipos Resumo desta aula

IF 688 – Checagem de tipos

Resumo desta aula • Sistema de tipos em um compilador • Conceitos – Expressões de tipo – Sistema de tipo: definição com gramática de atributos e implementação usando visitors – Conversão de tipos (coerção e casting), tempo de checagem (estática e dinâmica), rigor da checagem (forte e fraca), polimorfismo (ad-hoc, subtipo, e paramétrico)

Sistema de tipos • O que faz? – Identifica certos tipos de erros estaticamente • Para que serve? – Facilitar programação – Evitar escapamento de erros simples – etc.

Sistema de tipos • O que faz? – Identifica certos tipos de erros estaticamente • Para que serve? – Facilitar programação O problema de – Evitar liberação de erros simples Em tempo de encontrar erros é – etc. indecidível, no caso geral. compilação

Exemplos de erro (ou warning) • Tipos incompatíveis: soma, atribuição, chamada de método, etc. • Fluxo de controle: break ou continue fora de loop ou switch • Definição de variável sem uso (warning) • . . .

Exemplos de erro (ou warning) • • • . . . Uso de variável sem definição Indexação em variável não array De-referência em variável não ponteiro etc.

Organização do compilador árvore sintática tokens parser árvore sintática Verificador de tipos tabela de símbolos Gerador de código intermediário

Sistema de tipos • Define os tipos válidos e as regras para se atribuir tipos às construções da linguagem • Podem ser definidos formalmente ou informalmente Opção para esta disciplina.

Exemplo Pascal • Report do Pascal – “Se os dois operandos operadores aritméticos de adição, subtração e multiplicação são do tipo inteiro, então o resultado é do tipo inteiro. ”

Exemplo C • Manual de Referência de C – “O resultado do operador unário & é um ponteiro para o obj. referido pelo operando. Se o tipo do operando for T o tipo do resultado é ponteiro para T” Cada expressão tem um tipo associado!

Tipos básicos e derivados • Básicos: inteiro, char, string, tipos enumerados, subrange (exemplo 1. . 10), etc. • Derivados: ponteiro para inteiro, array de char, registro, classe, etc.

Expressões de tipo • Construções da linguagem que declaram tipos – Construtores básicos. Eg. , integer, boolean, etc. – Construtores elaborados: E. g. , record, class, etc. Construtores elaborados referem-se a outros tipos em uma cadeia com tipos básicos no final. Não confundir com tipo de uma expressão

Construtores de tipos • Array: array[1. . 10] of integer • Tipo Registro: record address: integer; lexeme: array [1. . 15] of char; end; • Ponteiro: ^row • Produto: T 1 T 2 • Função: integer

Tipos de variáveis var ar: array[1. . 10] of integer; Expressão de tipo.

Sistema de tipos • Coleção de regras que definem o tipo associado às várias partes do programa – Violação de regra => erro de tipo

Exemplo • Considerando que – Função foo possui tipo real boolean – Variável x possui tipo inteiro • Erros de tipo: foo(1. 0) + x !foo(x + 1. 0) foo(x, 1. 0)

Type checker simples P D; E D D ; D | id : T T char | integer | array [ num ] of T | ^T E literal | num | id | E mod E | E [ E ] | E^ Exemplo key : integer; key mod 1999

Type checker simples P D; E D D; D D id : T {addtype(id. entry, T. type)} T char {T. type = char} T integer {T. type = integer} T array [ num ] of T {T. type = array(1. . num. val, T 1. type)}

Type checker simples T ^T {T. type = pointer(T 1. type)} E literal {E. type = char} E num {E. type = integer} E id {E. type = lookup(id. entry)} E E mod E {E. type = if (E 1. type == integer && E 2. type == integer) integer else type_error }

Type checker simples E E[E] {E. type = if (E 2. type == integer && E 1. type == array(s, t)) = t else type_error } E E^ {E. type = if (E 1. type == pointer(t)) t else type_error }

Regras Semânticas e Visitors • Definição dirigida por sintaxe é traduzida em visitors sobre a estrutura do programa Frequentemene o ambiente de tradução não é flexível o suficiente para definir sistemas de tipos que usam construções com estas. Por exemplo, if dentro de regras semânticas.

Exercício 1 • Escreva um visitor para fazer a checagem de tipos conforme definição anterior

Exercício 2 • Adicione regras semânticas para comandos S id = E S if E then S S while E do S S S; S Extensão da linguagem

Resposta S id = E {S. type = if (lookup(id. entry) == E. type) void else type_error } S if E then S {S. type = if (E. type == boolean) S 1. type else type_error }

Resposta S while E do S {S. type = if (E. type == boolean) S 1. type else type_error } S S; S {S. type = if (S 1. type == void && S 2. type == void) void else type_error }

Exercício 3 • Modifique a gramática. Adicione tipo função e nova expressão para chamada de função (considere apenas 1 argumento)

Resposta T T T E E(E)

Exercício 4 • Adicione regras semânticas às novas produções para realizar a checagem de tipos

Resposta T T T {T. type = T 1. type T 2. type} E E(E) {E. type = if (E 2. type == s && E 1. type == s t) t else type_error }

Conversão de tipo • Coerção: O compilador adiciona implicitamente função de conversão – Normalmente não há perda de informação. Por exemplo, de int para float • Casting: O programador precisa explicitar void foo(double d) { …((int) k) * 10… } void interpret(Instruction insn) { switch (insn. opcode()) { case Opcode. IADD : exec. Arith((Arith. Instruction) insn)); break; …}

Tempo de checagem • Terminologia: “[Dynam|Stat]ically-typed language” • Statically-typed: checagem durante compilação • Dynamically-typed: erros de tipo são checados dinamicamente Motivo de grande debate até hoje! Dynamically-typed mais flexível (menos proibitivo) no uso de tipos, porém pode deixar escapar erros e checagem de tipos pode ser custosa.

Rigor do sistema de tipos • Strong vs. Weak Typing • Linguagens “strongly-typed” não deixam escapar (maioria dos) erros de tipo p/ execução Diferença está na flexibilidade no uso de tipos. C permite fazer casting de tipos não relacionados. Na prática, algumas verificações só podem ser feitas dinamicamente. E. g. , índices de arrays.

Exemplos • • Dynamically-typed: Perl, PHP, Java. Script Statically-typed: C, Java, C# Strongly-typed: Java Weakly-typed: C

Polimorfismo Ad-hoc (sobrecarga) • Mesmo nome de função (ou operador) é usado em contextos diferentes • Exemplos – Java: operador + para strings, inteiros, reais – Ada: operador “()” usado para indexar arrays, chamada de funções, e conversão de tipos

Modificação da gramática E E 1 { E. types = E 1. types } E id { E. types = lookup(id. entry) } E E (E) { E. types = { t | s E 2. types s t E 1. types}} Atributo armazena conjunto de tipos associados a um nó.

Polimorfismo de subtipo • Qualquer subtipo de T pode ser usado no contexto onde objeto de tipo T é esperado • E. g. , Java Pode-se chamar foo passando qualquer void foo(T t) {…} subtipo de T como parâmetro.

Polimorfismo paramétrico • Facilita definição de funções que manipulam objetos com estruturas diferentes • E. g. definição da função length para listas Está para linguagens funcionais assim como polimorfismo de subtipo está para OO. OO dá suporte com generics.

Exemplo positivo em Haskell t é uma variável de tipo. Neste caso, qualquer lista é aceita como parâmetro. length : : [t] -> Int; length [] = 0 length (a: as) = 1 + length as

Exemplo negativo em Pascal type link = ^cell; cell = record info: integer; next: link; end; function length (lptr : link) : integer; var len : integer; begin len = 0; while (lptr <> nil) do begin len : = len + 1; lptr : = lptr^. next; end; length : = len; end;

Resumo desta aula • Sistema de tipos em um compilador • Conceitos – Expressões de tipo – Sistema de tipo: definição com gramática de atributos e implementação usando visitors – Conversão de tipos (coerção e casting), tempo de checagem (estática e dinâmica), rigor da checagem (forte e fraca), polimorfismo (ad-hoc, subtipo, e paramétrico)