Лабораторная работа 5. Построение AST и семантический анализ

Название работы и автор

• Работа: Семантический анализатор для конструкции if-else
• Автор: Александр, АВТ-314
• Вариант: 95

Цель работы

Изучить назначение семантического анализатора в компиляторе, построить абстрактное синтаксическое дерево (AST) и реализовать проверку контекстно-зависимых условий для конструкции условного оператора if-else.

Вариант задания

Анализируемая конструкция (язык Python-подобного подмножества):

if a > b:
    max = a;
else:
    max = b;
;

Поддерживаются and, or, not, скобки в условиях, сравнения, присваивания, идентификаторы и целые числа.

Контекстно-зависимые условия (семантические проверки)

Реализованы проверки в модуле semantic_analyzer.py:

1. Уникальность идентификаторов в области видимости

   • Повторное объявление имени в том же блоке (then или else) фиксируется как ошибка.
   • Пример сообщения: Идентификатор "x" уже объявлен в текущей области видимости.

2. Совместимость типов

   • Для присваивания проверяется соответствие типа правой части уже известному типу идентификатора.
   • Пример сообщения: Несовместимость типов: "x" имеет тип Int, получено Unknown.

3. Допустимые значения

   • Для целых литералов проверяется диапазон Int32: [-2147483648; 2147483647].
   • Пример сообщения: Значение 3000000000 выходит за диапазон Int32 [...].

4. Использование идентификаторов

   • Идентификатор в выражении (условие/правая часть присваивания) должен быть объявлен ранее.
   • Пример сообщения: Идентификатор "a" используется до объявления.

Структура AST

Основные типы узлов:

• IfNode — корень конструкции if-else.
• CompareNode — операция сравнения (>, <, ==, ...).
• LogicalBinaryNode — логические and / or.
• NotNode — логическое отрицание.
• AssignNode — оператор присваивания.
• IdentifierNode — идентификатор.
• IntLiteralNode — целочисленный литерал.

Текстовый вывод AST выполняется в формате дерева (├──, └──) и отображается в окне результатов после успешного синтаксического разбора.

Формат вывода программы

После запуска анализатора (F5) выводятся:

1. Результаты лексического анализа.
2. Результаты синтаксического анализа.
3. AST (если синтаксических ошибок нет).
4. Семантические ошибки с позицией:
   • строка N, позиция M
5. Количество семантических ошибок отдельной строкой.

Тестовые примеры

1. Корректный ввод

   if a > b:
   max = a;
   else:
   max = b;
   ;

2. Повторное объявление

   if a > b:
   x = a;
   else:
   x = b;
   ;

3. Несовместимость/неизвестный тип

   if a > b:
   x = y;
   else:
   x = 10;
   ;

4. Выход за диапазон

   if a > b:
   x = 3000000000;
   else:
   x = 1;
   ;

5. Использование необъявленного идентификатора

   if u > v:
   x = u;
   else:
   x = v;
   ;

Инструкция по запуску

1. Установить зависимости:

   pip install -r requirements.txt

2. Запустить приложение:

   python main.py

3. Ввести тестовую строку в редакторе и нажать F5 (или меню Пуск -> Запуск анализатора).

Дополнительное задание: графическая визуализация AST

В проект добавлена отдельная функция визуализации AST в графическом виде.

Использованные графические средства

• PyQt6 QGraphicsScene — сцена для рисования графа AST.
• PyQt6 QGraphicsView — окно просмотра графа (поддержка прокрутки и масштаба).
• QPainterPath.addRoundedRect + QGraphicsScene.addPath — закругленные прямоугольные блоки узлов AST.
• addLine — ребра структуры «родитель -> потомок».

Как открыть граф AST

1. Запустить анализатор (F5) на корректном входе без синтаксических ошибок.
2. Нажать кнопку/пункт Показать AST (F6).
3. Откроется отдельное графическое окно с деревом.

Что отображается в узлах

• Тип узла: IfNode, CompareNode, AssignNode, IdentifierNode, IntLiteralNode и т.д.
• Ключевые атрибуты узла: например operator, name, value.

Тестовые примеры для отчета (со скриншотами AST)

1. Базовый if-else:

   if a > b:
   max = a;
   else:
   max = b;
   ;

2. Условие с логическими операциями:

   if (a > b) and not (c == d):
   max = a;
   else:
   max = b;
   ;

3. Условие с or:

   if a > b or c < d:
   x = 1;
   else:
   x = 2;
   ;

Скриншоты работы