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Implementación de una metodología de reparaciónde errores sintácticos para el generador de

analizadores sintácticos GNU BisonMemoria de Título

Claudio Saavedra

Facultad de IngenieríaUniversidad de Talca

Curicó – Chile

27 de marzo de 2008

Claudio Saavedra (UTalca) Reparación automática de errores en Bison 27 de marzo de 2008 1 / 46

Contenidos

1 Introducción y motivaciónContextoMotivaciónContribuciones

2 Análisis sintáctico

3 Reparación automática de errores en BisonImplementaciónInterfaces de usuario

4 Resultados experimentalesCalidad de las reparacionesAlgunos ejemplosAnálisis de desempeño

5 Conclusiones


Introducción y motivación

Contenidos





5 Conclusiones


Introducción y motivación Contexto

Contenidos





5 Conclusiones


Introducción y motivación Contexto

Análisis sintácticoVisión general


Introducción y motivación Motivación

Contenidos





5 Conclusiones



Errores sintácticos

Un error sintáctico se produce cuando se detecta una construcciónque no pertenece al lenguaje

Ejemplox * (/ 12 - x) no es una expresión algebraica válida



¿Qué hacer ante la presencia de un error?Tratamiento de errores sintácticos

Diagnóstico: Informar al usuario sobre la presencia del errorRecuperación: Intentar continuar el análisis para detectar otros

erroresReparación: Idealmente, corregir el error automáticamente



Estado del arte en generadoresTratamiento de errores sintácticos

Software diagn. recup. repar.yacc

√ √×

Bison√ √

×ml-yacc

√ √ √

JavaCC√ √

×ANTLR

√ √×



Tratamiento de errores en BisonTratamiento de errores sintácticos

Consiste en una recuperación en modo de pánicoPara un mejor funcionamiento, el usuario necesita adaptar sugramática de entradaNo hay corrección automática de errores



Algunas preguntasTratamiento de errores sintácticos

¿Puede el diagnóstico ser exacto si se desconoce cómo corregirel error?¿Es cómodo para los usuarios adaptar sus gramáticas parapermitir un mejor manejo de los errores?¿Podemos hacer algo para mejorar la situación actual?



Corrección automática de erroresTratamiento de errores sintácticos

Existen metodologías que permiten reparar automáticamente loserroresLa reparación consiste en la modificación de la entrada en unpunto alrededor del token de errorBurke y Fisher (1987) propusieron una metodología interesante:eficiente, flexible, independiente del lenguaje


Introducción y motivación Contribuciones

Contenidos





5 Conclusiones


Introducción y motivación Contribuciones

En esta memoria..

Implementamos reparación automática de errores para losanalizadores generados por Bison, inspirados en la metodologíade Burke-FisherProveemos de un diagnóstico de errores de alta calidadAñadimos interfaces apropiadas para el uso de estascaracterísticas


Análisis sintáctico

Contenidos





5 Conclusiones



Ejemplo de análisis sintáctico

Consideremos la gramática definida por las siguientes producciones

GramáticaExpr→ Suma ;Suma → Num + SumaSuma → Num

y el análisis de la entrada 45 + 18 ;




Entrada45 + 18 ;

Pila de estadoss0

Desplazamiento de 45Desplazamiento de +Desplazamiento de 18Reducción de 45 + 18Desplazamiento de ;Reducción de Suma ;Aceptación

GramáticaExpr → Suma ;Suma → Num + SumaSuma → Num




Entrada45 + 18 ;

Pila de estadoss0s1






Entrada45 + 18 ;

Pila de estadoss0s1s4






Entrada45 + 18 ;

Pila de estadoss0s1s4s1






Entrada45 + 18 ;

Pila de estadoss0s3






EntradaSuma ;

Pila de estadoss0s3s6






EntradaSuma ;

Pila de estadoss0s2






EntradaExpr

Pila de estadoss0s2




Reparación automática de errores en Bison

Contenidos





5 Conclusiones


Reparación automática de errores en Bison Implementación

Contenidos





5 Conclusiones



Recuperación de errores de Burke-FisherCaracterísticas generales

Consiste en tres técnicas de reparación: simple, de ámbito,secundariaLa recuperación simple consiste en la eliminación, inserción osustitución de un token por otroLa recuperación de ámbito consiste en la inserción de unasecuencia de tokens que cierre un ámbito (e.g., end if ; oend while ;)La recuperación secundaria consiste en la eliminación de unfragmento de código



Postergación del análisis

Algunas correcciones requieren deshacer parte del análisis(costoso, complejo)Burke-Fisher introduce una metodología de postergación delanálisis sintáctico para simular la capacidad de deshacer elanálisis de k tokensk es un parámetro ajustable por el usuario



Búsqueda de una reparación simple

Para la reparación simple, buscamos reparaciones candidatassobre los k tokens postergados y el token de errorLas reparaciones candidatas deben permitir un análisis por sobrecierta cantidad de tokensLa reparación a aplicar se elige mediante una heurística deselección sobre las candidatasEsta heurística requiere información adicional sobre el lenguaje:sustituciones preferidas; tokens preferidos para eliminación einserción; y palabras claves del lenguaje



Reparación de ámbito

Si la reparación simple falla, invocamos la reparación de ámbitoIntentamos cerrar algún ámbito mediante inserción de unasecuencia cerradora en los mismos puntos donde se buscó unareparación simpleCada secuencia cerradora es especificada por el usuariomediante una directiva añadida a BisonSi falla, invocamos la recuperación secundaria en modo de pánico


Reparación automática de errores en Bison Interfaces de usuario

Contenidos





5 Conclusiones



Parámetros y directivas

ParámetrosYYDEFERRAL_LEVEL: Nivel de postergación k (por defecto, 2)YYERROR_MIN_THRESHOLD: Equivalente a tmin (por defecto, 2)YYERROR_THRESHOLD: Equivalente a te (por defecto, 5)

Directivas%keyword: Para indicar las palabras claves del lenguaje%prefer: Tokens preferidos para inserción o eliminación%subst: Sustitución preferida para un token

%closer: Especifica cada secuencia de tokens cerradores



Funciones

Diagnósticovoid yydiagnosis (const char const *message);

Con message una especificación textual de la corrección.


Resultados experimentales

Contenidos





5 Conclusiones


Resultados experimentales Calidad de las reparaciones

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5 Conclusiones



Evaluación

Construimos tres analizadores sintácticos para distintoslenguajes: Una calculadora, Pascal y Ada 95Corrimos los analizadores sobre distintos programas erróneosCategorizamos las reparaciones como excelentes, buenas,pobres y errores no corregidos



Calculadora sencilla

Ejecutadas 20 pruebas, con un total de 24 errores sintácticos:

Excelente Buena Pobre No Corregido13 8 0 3

54.2 % 33.3 % 0 % 12.5 %



Analizador para Pascal

Ejecutadas 20 pruebas, con un total de 45 errores sintácticos:


84.4 % 2.2 % 4.4 % 8.9 %



Analizador para Ada 95

Ejecutada una prueba, con un total de 32 errores sintácticos:


53.3 % 6.2 % 3.1 % 37.5 %



Observaciones

Un grado de postergación k > 3 no mejora la calidad de lasreparacionesMúltiples errores consecutivos pueden ser problemáticos para larecuperación de ámbito y secundaria


Resultados experimentales Algunos ejemplos

Contenidos





5 Conclusiones




Expresión con un error) (234 + 1);

Unexpected ’)’ ignoredOperation in 1.3-1.13: result is 235




Expresión con un error(234 + 1);

Unexpected ’)’ ignoredOperation in 1.3-1.13: result is 235



En Pascal

Código con 2 errores simplesprogram p(input, output);var key, record : array [1..limit] if integer;begin

x := 1end.

Warning: IDENTIFIER expected instead of RECORDWarning: OF expected instead of IF



En Pascal

Código con 2 errores simplesprogram p(input, output);var key, some_id : array [1..limit] if integer;begin

x := 1end.

Warning: IDENTIFIER expected instead of RECORD

Warning: OF expected instead of IF



En Pascal

Código con 2 errores simplesprogram p(input, output);var key, some_id : array [1..limit] of integer;begin

x := 1end.

Warning: IDENTIFIER expected instead of RECORDWarning: OF expected instead of IF



En Ada 95

Código con error de ámbitoprocedure P isbegin

loopif Y < 0 then Z := 3;

end loop;end P;

line 5: END IF ’;’ inserted



En Ada 95

Código con error de ámbitoprocedure P isbegin

loopif Y < 0 then Z := 3;end if;

end loop;end P;

line 5: END IF ’;’ inserted


Resultados experimentales Análisis de desempeño

Contenidos





5 Conclusiones



Metodología

Tiempo de ejecución (mediante gprof y gcov):Comparación entre código correcto y erróneoDistintos niveles de postergación del análisisComparación de la implementación original y la nuestra

Uso de memoria (mediante valgrind):Uso de memoria para distintos niveles de postergación v/sanalizador original



Tiempo de ejecuciónDesempeño para distintas versiones de un analizador para Ada 95



Uso de memoriaComparación para distintas versiones de un analizador para Ada 95


Conclusiones

Contenidos





5 Conclusiones


Conclusiones

Lo que conseguimos

Adaptar la técnica de Burke-Fisher a la naturaleza de BisonCorregir satisfactoriamente la mayoría de los errores sintácticospresentes en programas para distintos lenguajesPosibilitar la entrega de un diagnóstico de errores de alta calidadSeparar el ajuste de la metodología de recuperación de erroresde la especificación del lenguaje


Conclusiones

Trabajo futuro

Permitir la búsqueda (¿recursiva?) de múltiples errores de ámbitoconsecutivosImplementar una reparación secundaria más precisaOptimizar la implementaciónGenerar automáticamente las secuencias cerradoras de tokens(Charles, 1991)Publicar los detalles de la implementación y resultados en unreporte técnico útil para desarrolladores y usuarios de BisonIntegrar el código con una próxima versión de Bison


Conclusiones

Discusión..


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