Giáo trình Chương trình dịch - Chương 5: Kiểm tra kiểu

CHƯƠNG VKiểm tra kiểuMục tiêu: Nắm được cách định nghĩa hệ thống kiểu trong các ngôn ngữ lập trình Cách kiểm tra kiểu trong quá trình biên dịch1Biểu thức kiểuKiểu của một ngôn ngữ lập trình được kí hiệu bởi các biểu thức kiểu (type expression). Biểu thức kiểu được định nghĩa như sau:Kiểu cơ sở là một biểu thức kiểu: boolean, char, integer, real, type_error, voidMột tên kiểu là một biểu thức kiểu3. Mỗi kiểu dữ liệu có cấu trúc là một biểu thức kiểu, các cấu trúc bao gồm:2Mảng (array): Nếu T là một biểu thức kiểu thì array(I, T) là một biểu thức kiểu. Một mảng có  tập chỉ số I và các phần tử có kiểu TTích (product): Nếu T1, T2 là biểu thức kiểu thì tích Đề- các T1* T2 là biểu thức kiểuBản ghi (record): Là cấu trúc bao gồm một bộ các tên trường, kiểu trườngCon trỏ (pointer): Nếu T là một biểu thức kiểu thì pointer(T) là một biểu thức kiểu THàm (function): Hàm là một ánh xạ các phần tử của tập xác định (domain) D lên tập giá trị (range) R. Một hàm là một biểu thức kiểu D  R3Đặc tả một bộ kiểm tra kiểu đơn giảnTrong phần này chúng ta mô tả một bộ kiểm tra kiểu cho một ngôn ngữ đơn giản trong đó kiểu của mỗi một định danh được khai báo trước khi sử dụngBộ kiểm tra kiểu (type checker) là một lược đồ dịch, nó tổng hợp kiểu của mỗi biểu thức từ kiểu của các biểu thức con của nó4Định nghĩa một ngôn ngữ đơn giản: Văn phạm sau sinh ra một chương trình, biểu diễn bởi một ký hiệu chưa kết thúc P chứa một chuỗi các khai báo D và một biểu thức đơn giản E P  D ; E D  D ; D | id : T T  char | integer | array[num] of T | T E  literal | num | id | E mod E | E [E] | E Ví dụ 5.1: Chương trình sau sinh bởi văn phạm trên key: integer; key mod 19995Ta có lược đồ dịch để lưu trữ kiểu của một định danh P  D ; E D  D ; D D  id : T                     {addtype(id.entry, T.type) } T  char                      {T.type := char } T  integer                  {T.type := integer } T  T1                       {T.type := pointer(T1.type) } T  array[num] of T1  {T.type := array(1...num.val, T1.type) }6Kiểm tra kiểu của các biểu thức Lược đồ dịch cho kiểm tra kiểu của biểu thức: E  literal                {E.type := char } E  num                  {E.type := integer } E  id                      {E.type := lookup(id.entry) } E  E1 mod E2       {E.type :=  if  E1.type = integer and  E2.type = integer                                                   then   integer   else   type_error } E  E1[E2]               {E.type := if   E2.type =integer   and  E1.type = array(s,t)          then  t   else   type_error } E  E1                   { E.type :=  if  E1.type = pointer(t) then  t  else       type_error }7Kiểm tra kiểu của các câu lệnhCác câu lệnh cấu tạo lên ngôn ngữ không có giá trị, do đó ta gán cho chúng kiểu voidLược đồ dịch cho kiểm tra kiểu của các lệnh: S  id := E    { S.type := if    id.type = E.type then  void  else  type_error } S  if  E then  S1 {S.type := if  E.type = boolean  then  S1.type  else type_error } S  while  E  do  S1 {S.type := if  E.type = boolean  then  S1.type  else    type_error } S  S1 ; S2     {S.type := if  S1.type = void  and  S2.type = void  then  void                                                      else  type_error }8Kiểm tra kiểu của các hàmViệc ghép một hàm với một đối (argument) có thể diễn đạt bởi luật sinh: E  E ( E )Lược đồ dịch kiểm tra kiểu cho một hàm: E  E1 (E2)   {E.type :=  if  E2.type = s  and   E1.type = s -> t   then  t                            else    type_error }Nếu có nhiều đối có kiểu tương ứng T1, T2,..., Tn được coi như một đối duy nhất có kiểu T1*T2*...*Tn9Chuyển đổi kiểuXét biểu thức x + i trong đó x có kiểu real và i có kiểu integer. Trình biên dịch có thể thực hiện việc chuyển đổi kiểu để hai toán hạng có cùng kiểu khi phép toán cộng xảy raBộ kiểm tra kiểu trong trình biên dịch có thể thêm các phép toán biến đổi kiểu vào trong biểu diễn trung gian của chương trình nguồnChẳng hạn ký hiệu hậu tố của x + i có thể là:   x  i  inttoreal  real+ (inttoreal đổi số nguyên i thành số thực, real+ thực hiện phép cộng các số thực)10Ép kiểu (coercion): Việc chuyển một kiểu dữ liệu sang một kiểu khác được gọi là ẩn (implicit) nếu nó được làm tự động bởi compiler và được gọi là hiện (explicit) nếu được giải quyết bởi người lập trìnhVí dụ 5.2: Hàm ord() trong pascal chuyển kiểu kí tự sang số nguyên, phép chuyển đổi là hiện Lệnh a:=b; trong đó a kiểu real, b kiểu integer khi thực hiện compiler sẽ thực hiện ép kiểu biến b sang kiểu real trước khi thực hiện lệnh gán, phép chuyển đổi là ẩn11