Семантический интерфейс для языка Си++:Идея, архитектура, реализация презентация

SECR 2010 11-15 октября, Москва

мощную, гибкую и расширяемую платформу для создания широкого класса языко- ориентированных инструментов и приложений (Исследовательский аспект) Эксперимент с полным (?) разделением синтаксиса и семантики C++ (Исследовательский аспект) Эксперимент с использованием XML для представле- ния семантики C++

3

II - ROSE (для C/C++, HPF…) Открытая инфраструктура для преобразований source-to-source Pivot (для C++) Stroustrup & Dos Reis; “Инфраструктура общего назначения для преобразования и статического анализа программ на C++” CCI (для .NET) Программная инфраструктура разработки компиля- торов для .NET (семантические преобразования)

4

Средства семантического поиска Мощный многоцелевой механизм исследования программ (включая сравнение программ)
Независимость Включает собственную функциональность парсинга и семантического контроля; тем самым, снимается необходимость в независимом компиляторе переднего плана

5

основа языко-ориентированных инструментов

6

C++)

Оптимизаторы

Фрагмент
Исходного кода

Преобразователи

. . .

7

представляет некоторое понятие C++ (класс, оператор, операция, операнд)
Отношения между классами (наследование, агрегация, делегирование) отражают семантические отношения между соот- ветствующими понятиями языка
Экземпляры классов СП образуют Абстракт- ное Синтаксическое Дерево программы

8

структура (CCI): он обладает собственной функциональностью для выполнения типичных операций над AST (примеры далее)
Классы СП отражают не только синтаксич. структуру программы: в них имеются атрибуты, представ- ляющие семантические свойства соответ- ствующего понятия (“аннотированное AST”)
AST не просто соответствует исходному тексту «один к одному»: в нем явно представлена скрытая семантика С++ (вызовы деструкторов, вызовы функций-операций и другое)

9

POSTFIX_EXPRESSION ...
UNARY_EXPRESSION
... STATEMENT EXPRESSION_STATEMENT COMPOUND_STATEMENT TRY_BLOCK SELECTION_STATEMENT TYPE FUNDAMENTAL ... MODIFIER POINTER ... FUNCTION CLASS ...

(Отступы обозначают наследование)

10

// Structure
public LIST statements; public LIST declarations; // Creation protected COMPOUND_STATEMENT() ... public static COMPOUND_STATEMENT create() ... // Opening public static COMPOUND_STATEMENT open ( iSource source, iSCOPE context )... // Validation public override bool check() ... public override bool validate() ... // Semantic search public static COMPOUND_STATEMENT pattern = COMPOUND_STATEMENT.create(); public override bool match ( ENTITY pattern ) ... // Attributes public ENTITY owner; public bool isValid, isChecked, isGenerated; }

11

узла/поддерева; источники могут быть различные – в частности, исходный текст check(), validate(): проверка структурной и семантической корректности узла или поддерева match(): проверка совпадения узла с другим узлом/поддеревом pattern: общий шаблон для данного узла, который совпадает с любым составным оператором

12

C c(s); return c.m; }

CLASS_DECL

“C”

CLASS_BODY

FUNC_DECL

“f”

FLOAT

FUNC_BODY

PARAMS

PARM_DECL

“s”

PTR

CONST

CHAR

VAR_DECL

RET_STMT

“c”

CLASS

ID

MEMB_SELEC

…

ID

ID

Структурные связи
Информация о типах
Атрибуты

13

C c(s); return c.m; }

Семантические связи
Области действия

14

C c(s); return c.m; }

CLASS_DECL

“C”

CLASS_BODY

FUNC_DECL

“f”

FLOAT

FUNC_BODY

PARAMS

PARM_DECL

“s”

PTR

CONST

CHAR

VAR_DECL

RET_STMT

“c”

CLASS

ID

MEMB_SELEC

…

ID

ID

DTOR_CALL

ID

Скрытая семантика

15

NAMESPACE_DECL ns = NAMESPACE_DECL.create(IDENT.create("N")); FUNCTION_DECL fun = FUNCTION_DECL.open(new FileSource("file-name"),ns);
if ( fun == null || !fun.validate() )
{ /* errors in function declaration */ } string source = "int main() { " + “ f(); " + " cout << \"Hello world!\";" + " return 0; } "; FUNCTION_DECL main = FUNCTION_DECL.open( new TextSource(source),ns);
if (ns.validate()) ns.execute(); // ☺ }
}

16

XML- формат формат

Оба формата полностью равноправны
Оба формата взаимо- заменяемы
Эти свойства реализуются встроенными конвер- торами Binary->XML и XML->Binary

17

простая модель представления
Стандарт де-факто
Большое число доступных техноло- гий (XQuery, XSLT и т.д.) и инструментов для операций над XML-форматом

18

полезность, примени- мость (и, что еще интереснее, узнать границы ее применимости) к задачам, связанным с манипули- рованием с семантикой C++, представленной в формате XML
(Исследовательский аспект) Создать «нормативное» описание C++ в формате XML Schema

19

XML-технологии (отступление)

Семантическое представление программы: XML

Определение формата СП: XML Schema

Валидация

«Каноническое» определение С++

Определение преобразований СП: Шаблоны XSLT

Оптимизация Рефакторинг Конвертация ...

Результат преобразования: XML, HTML, C++, UML, DOC, …

HTML-броузер

Компилятор С++

UML Tool

…

20

...



x
...


P

...

while ... { x = ...;
P(...);
}

21

сопоставления с образцом. Образцы конструируются с помощью шаблонов
Для каждого узла СП предопределен собственный шаблон: например, «любой составной оператор», «любая функция», «любой класс». Шаблон может быть атрибутирован, например, «любая публичная статичес- кая функция», «любой класс из пространства имен N»
Поиск реализуется виртуальной функцией match(), определен- ной для каждого узла СП. Шаблон передается функции как параметр
Дополнительно в функцию match() можно передать «динами- ческие» условия поиска, которые нельзя заранее задать в шаблоне. Например, «найти все использующие вхождения виртуальной функции f, которые не пере- определены в производных классах».

23

быстрое програм- мирование, простое сопровождение, надежный («managed») код
Интероперабельность: СП доступно из программ на любом языке .NET: C#, Managed C++, VB, F#, Python, Zonnon
Все компоненты СП API представлены в виде DLL-библиотек и могут быть присоединены к клиентским програм- мам стандартным способом: using xxx.dll

24

Алгоритмы парсинга, Определение XML Schema для СП - в разработке
Прикладные процессоры: (Ре)инжиниринг для UML – в разработке
Бета-тестирование – в планах…

25