VM5277: Семантический анализатор j8b

Архитектурный обзор

Семантический анализатор реализован как многоуровневая система проверок, интегрированная в процесс компиляции.

Основные этапы семантического анализа:

Предварительный анализ (preAnalyze) - базовая валидация узлов AST
Декларация символов (declare) - построение символьной таблицы
Детальный анализ (postAnalyze) - проверка типов и семантических правил

Детализация компонентов

1. Система областей видимости (Scope)

Иерархическая система с несколькими типами областей:

ClassScope

Хранит информацию о классе (поля, методы, вложенные классы)
Обрабатывает импорты (import/static import)
Методы для разрешения символов: resolve(), resolveClass(), resolveMethod()

Пример использования:

classScope.addField(new Symbol(name, type, isFinal, isStatic));

MethodScope

Содержит параметры и локальные переменные метода
Связь с MethodSymbol через композицию

Пример:

MethodScope methodScope = new MethodScope(methodSymbol, parentClassScope);

BlockScope

Обрабатывает локальные переменные и метки в блоках кода
Поддерживает вложенность через parent ссылку

Пример добавления переменной:

blockScope.addLocal(new Symbol("temp", VarType.INT, false, false));

2. Символьная таблица

Базовый класс Symbol

Содержит: имя, тип, модификаторы (final, static)
Базовый класс для всех символов программы

MethodSymbol

Хранит сигнатуру метода (параметры + возвращаемый тип)
Генерирует уникальную сигнатуру для перегрузки:
```
public String getSignature() {
    return name + "(" + parameterTypes + ")";
}
```

InterfaceSymbol

Специализированное хранение методов интерфейса

Проверка дублирования методов:

if (methodSignature.equals(symbol.getSignature())) {
    throw new SemanticException("Duplicate method");
}

3. Проверка типов

Класс VarType

Поддерживает примитивные типы (int, byte, bool), ссылочные типы и массивы

Методы проверки совместимости:

public boolean isCompatibleWith(VarType other) {
    // Логика проверки совместимости типов
}

Типизация выражений

Каждое выражение реализует getType(Scope)

Пример для бинарных операций:

public VarType getType(Scope scope) {
    VarType leftType = left.getType(scope);
    VarType rightType = right.getType(scope);
    if (!leftType.isCompatibleWith(rightType)) {
        throw new SemanticException("Type mismatch");
    }
    return determineResultType(leftType, rightType);
}

Ключевые алгоритмы

1. Разрешение символов

// Пример из ClassScope
public Symbol resolve(String name) {
    // 1. Проверка полей
    if (fields.containsKey(name)) return fields.get(name);
    
    // 2. Проверка методов
    if (methods.containsKey(name)) return methods.get(name).get(0);
    
    // 3. Рекурсивный поиск в родительской области
    if (parent != null) return parent.resolve(name);
    
    return null; // Символ не найден
}

2. Проверка перегрузки методов

// Из ClassScope.addMethod()
String newSignature = newSymbol.getSignature();
for (MethodSymbol existingMethod : methodsWithSameName) {
    if (newSignature.equals(existingMethod.getSignature())) {
        throw new SemanticException("Duplicate method signature");
    }
    // Проверка конфликтов при наследовании
    if (newSymbol.getType() == existingMethod.getType() && 
        newSymbol.getParameterTypes().equals(existingMethod.getParameterTypes())) {
        throw new SemanticException("Method conflicts with inherited method");
    }
}

3. Проверка реализации интерфейсов

// Из ClassNode.checkInterfaceImplementation()
for (MethodSymbol interfaceMethod : interfaceMethods) {
    boolean implemented = false;
    for (MethodSymbol classMethod : classMethods) {
        if (interfaceMethod.getSignature().equals(classMethod.getSignature())) {
            implemented = true;
            break;
        }
    }
    if (!implemented) {
        markError("Method " + interfaceMethod.getName() + " not implemented");
    }
}

Примеры семантических проверок

1. Контроль типов в операциях

int x = 10;
string s = "text";
bool b = x + s; // Ошибка: несовместимые типы

Анализатор выявит ошибку через механизм isCompatibleWith() в VarType.

2. Проверка областей видимости

class Test {
    private int x;
    
    void method() {
        int y = x; // OK
    }
}

class Other {
    void test() {
        Test t = new Test();
        int z = t.x; // Ошибка: доступ к private полю
    }
}

3. Контроль final переменных

final int MAX = 100;
MAX = 200; // Ошибка: изменение final переменной

Проверяется в postAnalyze() соответствующих узлов AST.

Обработка ошибок и предупреждений

Система сообщений включает:

ErrorMessage - критические ошибки компиляции
WarningMessage - некритические предупреждения
SourcePosition - точное место ошибки в коде

Пример обработки ошибки

// Из FieldNode.postAnalyze()
if (isFinal() && initializer == null) {
    markError("Final field must be initialized");
}

// Базовый метод в AstNode
public ErrorMessage markError(String text) {
    ErrorMessage msg = new ErrorMessage(text, getSP());
    getMessageContainer().add(msg);
    return msg;
}

Семантический анализатор j8b