Bison là một trình sinh cú pháp LALR Look-Ahead LR mã nguồn mở, được sử dụng rộng rãi trong các dự án lớn như trình biên dịch GCC và Với khả năng xử lý cú pháp phức tạp, Bison cung cấp m
Giới thiệu
Giới thiệu đề tài
2.1 Tìm hiểu về bộ sinh PTCP Bison Để bắt đầu tìm hiểu về bộ phân tích cú pháp Bison, trước hết phải hiểu được bộ phân tích cú pháp là gì ? Tại sao các bộ phân tích cú pháp lại được sinh ra và sinh ra với mục đích phục vụ cho điều gì Vai trò của chúng trong ngành chương trình dịch hiện nay Yêu cầu cơ bản cho một bộ phân tích cú pháp để gọi là tốt trong thời đại hiện nay
2.1.1 Giới thiệu về bộ phân tích cú pháp
2.1.1.1 Lịch sử phát triển của bộ phân tích cú pháp
Sự phát triển của bộ phân tích cú pháp gần như đi liền với chương trình dịch, tức là bộ phân tích cú pháp cũng gắn liền với sựra đời của chiếc máy tính đầu tiên Trong những năm từ 1940 đến 1950, khi máy tính được ra đời với nhiều hạn chế và chỉ có những tập đoàn, cơ quan lớn mới có thể sử dụng Những nhà khoa học khi ấy đã nhận ra tiềm năng to lớn của chiếc máy tính và đã tìm hiểu cách để mà cho con người có thể giao tiếp với máy tính Đó chính là lúc mà bộ phân tích cú pháp ra đời
Trong giai đoạn đầu tiên, vào khoảng những năm 1950, trong những ngày đầu của máy tính Trình biên dịch đầu tiên được thiết kế để dịch các chương trình viết bằng Fortran sang mã máy Sự xuất hiện của Fortran là cột mốc trong ngành máy tính, vì nó cho phép người dùng viết chương trình bằng ngôn ngữ cấp cao thay vì mã máy giúp viết và duy trì các chương trình dễ dàng hơn Trong giai đoạn này, bộ phân tích cú pháp được đi cùng với các trình biên dịch
Trong giai đoạn kế tiếp, trong khoảng từ 1960 đến 1970, khi máy tính đã tiếp cận được nhiều đối tượng hơn Nhu cầu về trình biên dịch lại càng ngày càng tăng lên, nhờ đó mà các trình biên dịch mới phức tạp và hiệu quả hơn Vì vậy các bộ phân tích cú pháp mạnh mẽ cũng dần xuất hiện Các thuật toán phân tích cú pháp trong giai đoạn này chính là nền móng quan trọng trong sự phát triển của lĩnh vực xử lý ngôn ngữ tự nhiên và thiết kế trình biên dịch Chúng trở thành cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho nhiều công nghệ ngôn ngữ sau này Có thể nói đến các thuật toán như CYK được phát minh bởi John Cocke, Daniel Younger và Tadao Kasami, thuật toán này đã trở thành một trong những thuật toán cơ bản nhất trong phân tích cú pháp Thuật toán Earley được phát minh bở Jay Earley vào năm 1968, là một thuật toán phân tích cú pháp quan trọng nhất cho ngữ pháp phi ngữ cảnh với các trường hợp ngữ pháp có tính đa nghĩa cao Hay bộ phân tích cú pháp Yacc được phát triển bởi Stephen C.Johnson xây dựng trên thuật toán LALR và trở thành công cụ phổ biến trong việc xây dựng trình biên dịch
Trong giai đoạn tiếp theo khoảng từ1980 đến 2000, một hướng lập trình mới mà đến nay vẫn cần phải học và đem đến nhiều ích lợi đó chính là lập trình hướng đối
Nội dung
Tìm hiểu về bộ sinh PTCP Bison
Để bắt đầu tìm hiểu về bộ phân tích cú pháp Bison, trước hết phải hiểu được bộ phân tích cú pháp là gì ? Tại sao các bộ phân tích cú pháp lại được sinh ra và sinh ra với mục đích phục vụ cho điều gì Vai trò của chúng trong ngành chương trình dịch hiện nay Yêu cầu cơ bản cho một bộ phân tích cú pháp để gọi là tốt trong thời đại hiện nay
2.1.1 Giới thiệu về bộ phân tích cú pháp
2.1.1.1 Lịch sử phát triển của bộ phân tích cú pháp
Sự phát triển của bộ phân tích cú pháp gần như đi liền với chương trình dịch, tức là bộ phân tích cú pháp cũng gắn liền với sựra đời của chiếc máy tính đầu tiên Trong những năm từ 1940 đến 1950, khi máy tính được ra đời với nhiều hạn chế và chỉ có những tập đoàn, cơ quan lớn mới có thể sử dụng Những nhà khoa học khi ấy đã nhận ra tiềm năng to lớn của chiếc máy tính và đã tìm hiểu cách để mà cho con người có thể giao tiếp với máy tính Đó chính là lúc mà bộ phân tích cú pháp ra đời
Trong giai đoạn đầu tiên, vào khoảng những năm 1950, trong những ngày đầu của máy tính Trình biên dịch đầu tiên được thiết kế để dịch các chương trình viết bằng Fortran sang mã máy Sự xuất hiện của Fortran là cột mốc trong ngành máy tính, vì nó cho phép người dùng viết chương trình bằng ngôn ngữ cấp cao thay vì mã máy giúp viết và duy trì các chương trình dễ dàng hơn Trong giai đoạn này, bộ phân tích cú pháp được đi cùng với các trình biên dịch
Trong giai đoạn kế tiếp, trong khoảng từ 1960 đến 1970, khi máy tính đã tiếp cận được nhiều đối tượng hơn Nhu cầu về trình biên dịch lại càng ngày càng tăng lên, nhờ đó mà các trình biên dịch mới phức tạp và hiệu quả hơn Vì vậy các bộ phân tích cú pháp mạnh mẽ cũng dần xuất hiện Các thuật toán phân tích cú pháp trong giai đoạn này chính là nền móng quan trọng trong sự phát triển của lĩnh vực xử lý ngôn ngữ tự nhiên và thiết kế trình biên dịch Chúng trở thành cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho nhiều công nghệ ngôn ngữ sau này Có thể nói đến các thuật toán như CYK được phát minh bởi John Cocke, Daniel Younger và Tadao Kasami, thuật toán này đã trở thành một trong những thuật toán cơ bản nhất trong phân tích cú pháp Thuật toán Earley được phát minh bở Jay Earley vào năm 1968, là một thuật toán phân tích cú pháp quan trọng nhất cho ngữ pháp phi ngữ cảnh với các trường hợp ngữ pháp có tính đa nghĩa cao Hay bộ phân tích cú pháp Yacc được phát triển bởi Stephen C.Johnson xây dựng trên thuật toán LALR và trở thành công cụ phổ biến trong việc xây dựng trình biên dịch
Trong giai đoạn tiếp theo khoảng từ1980 đến 2000, một hướng lập trình mới mà đến nay vẫn cần phải học và đem đến nhiều ích lợi đó chính là lập trình hướng đối tượng OOP mà ngôn ngữ lập trình tiêu biểu đó chính là Java và C/ C++ Việc xuất hiện mô hình lập trình này đã đem đến những thay đổi đáng kể trong thiết kế trình biên dịch Mà trong đó các trình biên dịch đi cùng bộ phân tích cú pháp bao gồm trình biên dịch C sử dụng bộ phân tích ANTLR hoặc Bison Trình biên dịch Java sử dụng bộ phân tích JavaCup để tạo bộ phân tích cú pháp LALR cho Java
Trong giai đoạn từ 2000 đến hiện nay, các trình biên dịch vẫn tiếp tục được cải thiện và nhờ đó, các bộ phân tích cú pháp lại tiếp tục được phát triển và cải thiện nhằm tối ưu cho các trình biên dịch
2.1.1.2 Hoạt động của một bộ Phân tích cú pháp
Về cơ bản, các bộ phân tích cú pháp đều có chung về cách hoạt động, nếu đi sâu vào chi tiết hơn sẽ thấy sự khác biệt trong việc phân tích (về thuật toán) Dưới đây là những điểm chung về cách hoạt động và cấu trúc trong các bộ phân tích cú pháp:
Thứ nhất, tách từ (Tokenization) Quá trình này bắt đầu bằng việc chia chuỗi ký tự đầu vào thành các phần tử cơ bản, gọi là "token" Tách từ thường bao gồm việc loại bỏ các ký tự không mong muốn như dấu cách, tab, và dấu xuống dòng, cũng như phân biệt giữa các từ vựng, dấu câu, và các thành phần khác trong ngôn ngữ Các token tạo ra từ quá trình này sẽ là đầu vào cho bước tiếp theo của quá trình phân tích cú pháp
Thứ hai, phân tích cú pháp, Trong bước này, bộ phân tích cú pháp sử dụng các quy tắc ngữ pháp đã được định nghĩa trước để phân tích cú pháp của các token Bộ phân tích kiểm tra xem các token có tuân theo cú pháp của ngôn ngữ không và xác định cấu trúc ngữ pháp của chuỗi ký tự dựa trên các quy tắc này Nếu chuỗi ký tự không tuân theo bất kỳ quy tắc nào, bộ phân tích sẽ phát hiện và báo cáo lỗi cú pháp
Thứ ba, xây dựng cấu trúc dữ liệu Sau khi phân tích cú pháp hoàn tất, bộ phân tích tạo ra một biểu diễn cấu trúc dữ liệu cho cấu trúc ngữ pháp của mã nguồn Cây cú pháp (AST) là một biểu diễn phổ biến, trong đó mỗi nút trong cây đại diện cho một phần của cấu trúc ngữ pháp, và mỗi cặp nút cha-con đại diện cho mối quan hệ giữa các thành phần của ngôn ngữ
Thứ tư, các bộ phân tích đều có quy tắc ngữ pháp Các bộ phân tích cú pháp đều sử dụng một tập hợp các quy tắc ngữ pháp được định nghĩa trước để phân tích cú pháp của chuỗi ký tự đầu vào Quy tắc ngữ pháp này thường được biểu diễn dưới dạng ngữ pháp hình thức hoặc ngữ pháp miền phẳng, và xác định cấu trúc ngữ pháp của ngôn ngữ
Thứ năm, về khả năng xác định cấu trúc ngữ pháp Một điểm chung khác là bộ phân tích cú pháp xác định cấu trúc ngữ pháp của chuỗi ký tự đầu vào, giúp hiểu cách các thành phần trong ngôn ngữ được tổ chức và tương tác với nhau Cấu trúc ngữ pháp này thường được biểu diễn bằng cách sử dụng các biểu diễn dữ liệu như cây cú pháp (AST), giúp cho việc xử lý và phân tích tiếp theo trở nên dễ dàng hơn
Thứ sáu, khả năng phát hiện và báo cáo lỗi: Nếu có lỗi cú pháp trong chuỗi ký tự đầu vào, các bộ phân tích cú pháp đều có khả năng phát hiện và báo cáo lỗi Thông báo lỗi cú pháp giúp cho người lập trình có thể sửa chữa các lỗi và cải thiện chất lượng của mã nguồn
2.1.1.3 Tác động của bộ phân tích cú pháp đến việc biên dịch
Tác động của bộ phân tích cú pháp đến quá trình biên dịch trong ngành phần mềm là không thể phủ nhận Dưới đây là một số điểm chi tiết về tác động này:
Thứ nhất, xác định cấu trúc cú pháp: Bộ phân tích cú pháp giúp xác định cấu trúc ngữ pháp của mã nguồn Bằng cách phân tích các đoạn mã, nó xác định các thành phần như biến, hàm, câu lệnh và cấu trúc điều khiển Điều này quan trọng để biên dịch có thể hiểu và xử lý mã đúng cách
