ANALISA SEMANTIK

ANALISA SEMANTIK

1) Membuat modul dan menuliskan tugas Analisa Semantik.
2) Membuat program sederhana untuk Notasi Postfix dari ekspresi (a+b)*(c+d).
3) Menuliskan kegunaan Kode Antara.

Analisa Semantik
Seperti yang kita ketahui bahwa semantik merupakan kata yang mempunyai banyak makna, baik dalam suatu bahasa maupun dalam kode pemograman.

Kata Semantik berasal dari Bahasa Yunani: semantikos,artinya memberikan tanda, penting, dari kata sema, tanda) adalah cabang linguistik yang mempelajari makna yang terkandung pada suatu bahasa, kode, atau jenis representasi lain.

Semantik biasanya dikontraskan dengan dua aspek lain dari ekspresi makna: sintaksis, pembentukan simbol kompleks dari simbol yang lebih sederhana, serta pragmatika, penggunaan praktis simbol oleh agen atau komunitas pada suatu kondisi atau konteks tertentu.

Disini dilakukan pengecekan pada struktur akhir yang telah diperoleh dan diperiksa kesesuainnya dengan komponen program yang ada.
Merupakan pusat dari tahapan translasi, struktur sintaktik yang dikenali oleh Analisis Sintaktik diproses, dan struktur objek eksekusi sudah mulai dibentuk. Analisis Semantik kemudian menjadi jembatan antara analisis dan sintesis dari translasi.
Analisis Semantik menghasilkan suatu kode objek yang dapat dieksekusi dalam translasi sederhana, tetapi biasanya bentuk dari kode objek yang dapat dieksekusi ini merupakan bentuk internal dari final program eksekusi, yang kemudian dimanipulasi oleh tahap optimisasi dari translator sebelum akhirnya kode eksekusi benar-benar dihasilkan.
Analisis semantik berperan dalam memeriksa kesalahan-kesalahan yang bersifat semantik. Salah satu peranan analisis semantik yang penting adalah pemeriksaan tipe variabel. Contohnya operator * hanya digunakan untuk operand dengan tipe integer ataupun real. Sedangkan operator and, or, digunakan hanya untuk operand dengan dengan tipe boolean.
Peranan lain dari analisis semantik adalah memeriksa keunikan suatu nama. Misalnya dalam Pascal, nama variabel global tidak boleh sama dengan prosedur atau nama fungsi. Dalam bahasa C, jika suatu nama konstanta didefinisikan lebih dari satu kali, maka akan diperiksa kesamaan nilai kedua konstanta.
Analisis semantik dapat dilakukan dengan menggunakan salah satu dari dua bentuk notasi, yaitu Definisi Berdasarkan Sintak (DBS) dan Skema Translasi. Definisi Berdasarkan Sintak (DBS) merupakan gabungan tata bahasa dengan himpunan aturan semantik yang akan menentukan struktur sintak dari suatu masukan. Aturan semantik digunakan untuk menghitung atribut, misalnya tipe atau nilai konstanta, yang berkaitan dengan simbol dalam aturan produksi.

Mendefinisikan arti dari program yang benar secara syntax dari bahasa tersebut.

int nilai[10]

Semantik akan menentukan deklarasi diatas akan menyebabkan ruang sebanyak 10 elemen integer yang diberikan kepada variabel nilai

if (a > b) max = a else max = b;

Ekspresi a > b harus dievaluasi terlebih dulu, tergantung dari nilai ini satu dari dua statement di belakangnya akan dieksekusi

Analisa Semantik pusat dari tahapan translasi struktur syntatic hasil dari syntatic analyzer diproses menghasilkan suatu kode objek yang executable sederhana akan dimanipulasi oleh tahap optimasi sampai jadi kode executable.

Analisis semantik menganalisis kebenaran source program. Analisis semantik akan memanfaatkan pohon sintaks yang dihasilkan oleh proses parsing. Bagian ini berfungsi menentukan makna dari serangkaian instruksi dari source code.

Tujuan: menentukan makna dari serangkaian instruksi yang terdapat pada source code.

Yang dilakukan oleh analisis semantik:
1. Type Checking
2. Dilakukan pengecekan tipe ekspresi dan variabel.
3. Static Checking: pengecekan dilakukan oleh kompiler

Contoh: pengecekan operator dan operand sesuai dengan tipe, flow of control check, uniqueness check (apakah ada duplikasi), name-related check (apakah sudah terdefinisi)

Dynamic Checking: pengecekan dilakukan oleh target program.
1. Type Conversion
2. Implicit, dilakukan oleh kompiler
3. Explicit, dilakukan oleh programmer

Contoh:

Analisis Semantik adalah proses setelah melewati proses scanning dan parsing. Pada tahap ini dilakukan pengecekan pada struktur akhir yang telah diperoleh dan diperiksa kesesuaiannya dengan komponen program yang ada. Secara global, fungsi dari semantic analyzer adalah untuk menentukan makna dari serangkaian instruksi yang terdapat dalam program sumber.

A:=(A+B)*(C+D)




Pada proses parsing, parser akan menjumpai ekspresi-ekspresi diatas seperti atas, seperti simbol ‘:=’, ‘+’, dan ‘*’. Namun parser tidak tahu makna yang tersimpan di dalam simbol-simbol tersebut.

Oleh karena itu Analisis Semantik akan melakukan:
 Apakah variabel yang ada telah didefinisikan sebelumnya.

 Apakah variabel tersebut tipenya sama dan benar.

 Apakah operan yang akan dioperasikan ada nilainya.

Menentukan derajat operator

Untuk dapat menjalankan aksinya, analisis semantik akan membutuhkan tabel simbol.

Tabel Simbol berfungsi untuk:
Menyimpan informasi tentang:
1. Nama variabel dan tipe datanya
2. Informasi detail untuk record dan array
3. Nama prosedur dan fungsi yang ada
4. Jumlah, nama, tipe data dan paramter fungsi/prosedur
5. Nama label
a. Konstanta dan String
b. Membantu pemeriksaan kebenaran semantik dari source code
c. Membantu mempermudah dalam pembuatan intermediate code dan code generation

Operasi Tabel Simbol
1. Jenis operasi yang dilakukan dalam tabel simbol adalah
a. Operasi insert (append/add)
b. Operasi search (dengan hashing)
c. Operasi delete

2. Biasanya tabel simbol dibuat pada tahap analisis lexical dan masing-masing data di dalam tabel simbol diberi indeks tertentu yang bersifat unik.

3. Oleh analisis sintaks, tabel simbol digunakan untuk memeriksa kebenaran sintaks dan membangkitkan pohon sintaks untuk proses parsing.

4. Hasilnya akan dianalisa kebenaran semantiksnya dan digunakan pada tahapan code generation untuk menghasilkan sekumpulan instruksi object code.





Tabel Simbol







 Pada dasarnya tabel simbol berisi daftar dan informasi indentifier pokok yang terdapat pada source code.

 Tabel ini disebut sebagai tabel pokok.

 Dari tabel pokok ini kemungkinan besar dapat terjadi tidak semua informasi tercover semuanya. Jadi diperlukan tabel lagi yang berfungsi sebagai tabel pembantu.

 Di dalam tabel utama harus terdapat field yang menjembatani identifier dari tabel utama ke tabel lain yang bersesuaian (analogikan dengan konsep basis data atau senarai pointer)

Elemen Tabel Simbol
1. Pada umumnya elemen-elemen tabel simbol:
2. No urut identifier (ID unik / auto increment)
3. Nama identifier: berisi nama-nama variabel, prosedure, fungsi, dan lain-lain yang akan digunakan untuk referensi pada analisis semantik, intermediate code, dan code generation.
4. Tipe identifier: berisi keterangan tipe identifier.
5. Object Time Address: berisi address yang mengacu pada alamat tertentu di memori
6. Dimensi (ukuran) dari identifier yang bersangkutan
7. Nomor baris variabel yang dideklarasikan
8. Field link (opsional)

Jenis Tabel Simbol
1. Beberapa jenis Tabel Simbol:
2. Tabel identifier: berisi daftar identifier
3. Tabel array: berisi informasi tambahan untuk array
4. Tabel blok: berisi variabel-variabel dalam lingkup blok yang sama (lokal)
5. Tabel real: berisi elemen tabel bernilai real
6. Tabel string: berisi informasi string
7. Tabel display: berisi blok yang aktif
8. Tabel integer: berisi informasi elemen bernilai integer

Tabel Simbol Identifier
1. No urut identifier
2. Nama identifier
3. Jenis identifier : prosedur, fungsi, tipe, variabel, konstanta
4. Tipe identifier: integer, real, char, boolean, string, record
5. Level : berupa kedalaman identifier (blok program). Misal main program = level 0, prosedur dan fungsi dalam main program = level 1. Field ini digunakan pada saat runtime untuk mengetahuicurrent activation record yang bisa diakses.
6. Pada identifier, perlu dicatat juga:
7. Alamat dari identifier
8. Informasi acuan identifier ke tabel identifier lain yang menerangkannya
9. Link: menghubungkan identifier ke identifier lainnya, atau yang dideklarasikan pada level yang sama
10. Normal: digunakan pada pemanggilan parameter by value dan by reference (berupa variabel boolean)

Contoh Tabel Identifier
Program A;
var B : integer;
Procedure X(Z:char);
var C : integer;
begin
. . . .

Pada tabel identifier akan muncul:
0A
1B
2X
3Z
4C

Contoh implementasi tabel identifier:
Table : array [0..tabmax] of
Record
Name : string;
Link: integer;
Obj: objek;
Tipe: types;
Ref: integer;
Normal: Boolean;
Level: 0..maxlevel;
Address: integer;
End;

Dimana :
 Objek = { konstant, variabel, prosedure, fungsi }
 Types = { notipe, int, reals, booleans, chars, arrays, records }

Tabel Array
1. No urut array dalam tabel
2. Tipe dari indeks array yang bersangkutan
3. Tipe elemen array
4. Alamat Referensi dari elemen array
5. Indeks batas atas dan bawah array
6. Jumlah elemen array
7. Ukuran total array = (atas –bawah + 1) * elemen size

Contoh implementasi:
TabArray: array [1..tabmax] of
Record
Indextype, elementype: types;
Elemenref, low, high, tabsize:integer;
End;

Tabel Blok
1. No urut blok
2. Batas awal blok
3. Batas akhir blok
4. Ukuran parameter
5. Ukuran variabel
6. Last variabel
7. Last parameter

Contoh Tabel Blok
TabBlok: array[1..tabmax] of
Record
Lastvar, lastpar, parsize, varsize:integer;
End;
Dengan contoh program di atas maka untuk program A:
Last variabel: 2 (lihat dari tabel idenfier, last variable adalah X = 2)
Variabel size: 2 (integer = 2 byte)
Last parameter: 0 (tanpa paramter)
Parameter size: 0
Untuk procedure X:
Last variabel: 4 (lihat dari tabel idenfier, last variable adalah C = 4)
Variabel size: 2 (integer = 2 byte)
Last parameter: 3 (Z = 3)
Parameter size: 1 (char = 1 byte)

Contoh Tabel Simbol lain
Tabel Real dan Tabel String:
1. No urut
2. Untuk real: nilai real sedangkan untuk string: karakter-karakter yang ada dalam string

Tabel Display:
1. Berfungsi mencatat blok yang sedang aktif
2. No urut
3. Blok yang sedang aktif
4. Pengisiannya menggunakan konsep stack

Urutan Pemrosesan
1. Urutan pengaksesan: Tabel Dsiplay –Tabel Blok –Tabel Simbol
2. Pertama, tabel display akan mengetahui mana bagian yang aktif, maka akan diketahui identifier-identier yang aktif dalam blok tersebut.
3. Informasi identifier yang ada mungkin belum lengkap sehingga diperlukan melihat referensi ke tabel-tabel pelengkap lainnya.

Implementasi Tabel Simbol
1. Jelas tidak menggunakan database, Tapi menggunakan:
2. Linked List
3. Tree
4. Hash table

Hash
Contoh fungsi hash:
maxtabel = 9
h(string) = Σ(ASCII(Ci)) mod (maxtabel+1)
h(“ABC”) = 65+66+67 = 198 mod 10 = 8
h(“AA”) = 65+65 = 130 mod 10 = 0
h(“BAC”) = 66+65+67 = 198 mod 10 = 8 terjadi collision
Maka :
0AA
1
2
3
4
5
6
7
8ABC -> BAC
9


Untuk mengetahui makna, maka rutin analisa semantik akan memeriksa:
 Apakah variabel yang ada telah didefinisikan sebelumnya,
 Apakah variabel – variabel tersebut tipenya sama,
 Apakah operan yang akan dioperasikan tersebut ada nilainya dan seterusnya.

Untuk dapat menjalankan fungsi tersebut dengan baik, semantic analyzer seringkali menggunakan tabel simbol. Pemeriksaan bisa dilakukan pada tabel identifier, tabel display dan tabel blok, misal pada field link.

Pengecekan yang dilakukan oleh analisis semantik adalah :
 Memeriksa keberlakuan nama – nama meliputi pemeriksaan :
 Duplikasi
Pengecekan apakah sebuah nama terjadi pendefinisian lebih dari dua kali. Pengecekan dilakukan pada bagian pengelola blok.
 Terdefinisi
Pengecekan apakah sebuah nama yang dipakai pada tubuh program sudah terdefinisi atau belum. Pengecekan dilakukan pada semua tempat kecuali blok.

 Memeriksa tipe
Melakukan pemeriksaan terhadap kesesuaian tipe dalam statement – statement yang ada. Misal : Bila ada operasi antara dua operan, maka tipe operan pertama harus bisa dioperasikan dengan operan kedua.

Analisa semantik sering juga digabungkan pada pembangkitan kode antara yang menghasilkan Output intermediate code, yang nantinya akan digunakan pada proses kompilasi berikutnya.

Kode Antara.
Pembentukan kode antara merupakan tahap lanjutan setelah analisis semantik. Hasil pembentukan kode antara dapat dianggap sebagai program dengan instruksi-instruksi bahasa mesin abstrak. Bentuk representasi kode antara harus mudah pembuatannya dan mudah diterjemahkan dalam bahasa tujuan. Salah satu bentuk representasi kode antara adalah kode tiga alamat. Misalnya, suatu kalimat matematik a := b * c + d memiliki bentuk kode tiga alamat sebagai berikut :
t1 := b * c t2 := t1 + d a := t2
Representasi kode tiga alamat memiliki bentuk yang menyerupai kode dalam bahasa Assembly, sehingga memudahkan proses penterjemahannya, jika bahasa tujuan adalah bahasa Assembly. Bentuk kode tiga alamat di atas memiliki karakteristik: mengandung paling banyak tiga operand dan dua operator, serta memiliki variabel sementara. Bentuk lain dari representasi kode antara adalah dalam bentuk representasi grafik, seperti pohon maupun graf. Salah satu manfaat pembentukan kode antara adalah ia berfungsi sebagai input untuk proses optimisasi. Salah satu contoh adalah jika terdapat sub ekspresi yang sama muncul dalam program pemakai, maka kompilator dengan fasilitas optimisasi tidak akan mengeksekusi ekspresi itu berulang kali, tapi cukup sekali.
Kode antara/Intermediate Code merupakan hasil dari tahapan analisis, yang dibuat oleh kompilator pada saat mentranslasikan program dari bahasa tingkat tinggi. Kegunaan dari Kode Antara / intermediate code :
 Untuk memperkecil usaha dalam membangun kompilator dari sejumlah bahasa ke sejumlah mesin. Dengan adanya kode antara yang lebih machine independent maka kode antara yang dihasilkan dapat digunakan lagi pada mesin lainnya.
 Proses optimasi lebih mudah. Beberapa strategi optimisasi lebih mudah dilakukan pada kode antara daripada pada program sumber atau pada kode assembly dan kode mesin.
 Bisa melihat program internal yang gampang dimengerti. Kode antara ini akan lebih mudah dipahami dari pada kode assembly atau kode mesin.

Notasi Postfix.
Sehari-hari kita biasa menggunakan operasi dalam notasi infix (letak operator di tengah). Pada notasi Postfix operator diletakkan paling akhir maka disebut juga dengan notasi Sufix atau Reverse Polish.
Sintaks notasi Postfix :
&nb sp;
&nb sp; &nb sp;
Misalkan ekspresi :
&nb sp; &nb sp; (a + b)*(c + d)


Mudah dibangkitkan dari parse bottom-up
Misalkan aksi semantik untuk produksi
S _ i=E { Output (‘=‘,i.leksemes)}
E _ E + E { Output(‘+’) }
E _ E * E { Output(‘*’)}
E _(E) { Tak ada kerja}
E _ I { Output(i.leksemes)}

_Sebelum mendaftar operator, terlebih dulu mendaftar semua
operandnya
Pada notasi postfix operator diletakkan paling akhir, maka disebut juga dengan notasi Sufix atau Reverse Polish. Sintaks notasi postfix :

Contoh ekspresi:
(a+b)*(c+d)
Dinyatakan dengan notasi postfix :
ab+cd+*
Kontrol program yang ada dapat diubah ke dalam notasi postfix. Misal :
IF THEN ELSE
Diubah ke dalam postfix :
BZ BR
↑ ↑
label1 label2
Keterangan :
BZ : branch if zero (zero = salah) {bercabang/meloncat jika kondisi yang dites salah}
BR : branch {bercabang/meloncat tanpa ada kondisi yang dites}

Arti dari notasi postfix diatas adalah :
“ Jika kondisi ekspresi salah, maka instruksi akan meloncat ke label1 dan menjalankan statement2. Bila kondisi ekspresi benar, maka statement1 akan dijalankan lalu meloncat ke label2. Label1 dan label2 sendiri menunjukkan posisi tujuan loncatan, untuk label1 posisinya tepat sebelum statement2, dan label2 adalah statement2.”
Contoh lain:
WHILE DO
Diubah ke postfix :
BZBR
↑ ↑
label1 label2

Notasi N–Tuple.
Bila pada postfix setiap baris instruksi hanya terdiri dari satu tuple, pada notasi N–tuple setiap baris bisa terdiri dari beberapa tuple. Format umum notasi N-tuple adalah :
operator.......................N-1 operan
Notasi N-Tuple yang biasa digunakan adalah notasi 3 tupel dan 4 tupel.

Triples Notation
Notasi ini memiliki format sebagai berikut :

Contoh instruksi :
A := D * C + B / E
Kode antara tripel :
1. *, D, C
2. /, B, E
3. +, (1), (2)
4. :=, A, (3)

operasi perkalian/pembagian lebih prioritas dibandingkan penjumlahan/pengurangan
Contoh lain:
IF x > y THEN
x:= a – b
ELSE
x:= a + b
kode antara tripelnya :
1. >,x,y
2. BZ,(1),(6) {bila kondisi (1) salah satu loncat ke no (6)}
3. –,a,b
4. :=,x,(3)
5. BR, ,(8)
6. +,a,b
7. :=,x,(6)
Contoh :
&nb sp; A:= B+C*D/E
F:= C*D
List Instruksinya:
1. &nb sp; *, C, D
2. &nb sp; /, (1), E
3. &nb sp; +, B, (2)
4. &nb sp; :=, A, (3)
5. &nb sp; :=, F, (1)
List Eksekusinya :
1. &nb sp; 1
2. &nb sp; 2
3. &nb sp; 3
4. &nb sp; 4
5. &nb sp; 1
6. &nb sp; 5
Kekurangan dari notasi tripel adalah sulit pada saat melakukan optimasi, maka dikembangkan Indirect Triples yang memiliki dua list, yaitu list instruksi dan list eksekusi. List instruksi berisi notasi tripel, sedang list eksekusi mengatur urutan eksekusinya.

Quadruples Notation
Format notasi quadruples :

Hasil adalah temporary variabel yang bisa ditempatkan pada memory atau register. Masalah yang ada bagaimana mengelola temporary variabel (hasil) seminimal mungkin
Contoh instruksi :
A := D * C + B / E
Dibuat dalam kode antara :
1. *, D, C, T1
2. /, B, E, T2
3. +, T1, T2, A

ADAPUN ILMU SEMANTIK OPERASIONAL
Inti denotasional Ilmu Semantik adalah terjemahan dari program konvensional ke dalam persamaan fungsional.
Tujuan Denotasional Semantik dari suatu bahasa adalah Menugaskan suatu nilai kepada setiap ekspresi dalam bahasa.
Ilmu semantik dapat dinyatakan dalam lambda calculus sebagai fungsi matematical, Eval, dari ekspresi ke nilai.
Contoh:
Eval[+3 4]=7 menggambarkan bahwa nilai ekspresi (+3 4 ) untuk menjadi 7

Teknik-teknik pendeskripsian Semantik bahasa pemrograman
a. Operational Semantic
Pendekatan ini mendefinisikan suatu mesin buatan (abstract) dengan instruksi-intruksi promitif, tidak perlu realistik, tetapi cukup sederhana supaya tidak muncul kesalahpahaman. Deskripsi semantik dari bahasa pemrograman menentukan suatu trasnlasi ke kode.
b. Denotational Semantic
Pada pendekatan ini, diberikan suatu fungsi yang memetakan program-program komputer yang ditunjuk kedalam bentuk nilai-nilai abstrak secara matematika (angka, nilai, kebenaran, fungsi matematika).
c. Axiomatic Semantic
Pendekatan ini mendefinisikan suatu tindakan program yang dibangun dengan properti logika yang menyimpan status komputer sebelum dan sesudah eksekusi.
d. Algebraic Semantic
Pendekatan ini dipertimbangkan suatu objek komputasi yang menjadi syarat-syarat dalam aljabar multi-sorted. Program mengimplementasikan fungsi yang dapat diwujudkan dengan suatu persamaan diantara syarat-syarat tersebut.
e. Structured Operational atau Natural Semantic
Seperti dalam pengambilan keputusan secara alamiah dengan logika. Program diberi suatu arti dari aturan yang diturunkan yang menggambarkan penilaian gagasan suatu bahasa.

TUGAS DARI ANALISA SEMANTIK:

 Pohon sintaks yang dihasilkan digunakan untuk semantics analiyser yang bertugas untuk menentukan ‘maksud’ dari program sumber, misalnya operator penjumlahan maka semantics analiyser akan mengambil aksi apa yang harus dilakukan.
 Terdapat statement: (A+B) * (C+D)
 Akan menghasilkan bentuk sintaksis: , &
 Melakukan pengecekan pada struktur akhir yang telah diperoleh dan diperiksa kesesuainnya dengan komponen program yang ada.
 Menghasilkan suatu kode objek yang dapat dieksekusi dalam translasi sederhana, tetapi biasanya bentuk dari kode objek yang dapat dieksekusi ini merupakan bentuk internal dari final program eksekusi, yang kemudian dimanipulasi oleh tahap optimisasi dari translator sebelum akhirnya kode eksekusi benar-benar dihasilkan.
 Berperan dalam memeriksa kesalahan-kesalahan yang bersifat semantik. Salah satu peranan analisis semantik yang penting adalah pemeriksaan tipe variabel.
 Memeriksa keunikan suatu nama.
 Menganalisis kebenaran source program.

Contoh program sederhana:

#include
#include
#include
#include
using namespace std;

int main()
{
string line, str;
int number;

cout<<"Sample Input:"<<" "< cin>>line;

getline(cin, line);
istringstream iss(line); //create string stream

while(!iss.eof())
{
iss >> str;
}

//Code of Postfix Evaluation
int eval_postfix(const vector&v, stack&st)
{
for (vector::const_iterator ptr = v.begin(begin(); ptr !=v.end(); ++ptr)
{
if ('0'<= *ptr && *ptr<='9')
st.push(*ptr-'0')
else
{
int arg2 = st.top();
st.pop();
int arg1 = st.top();
st.pop();
int result;

switch (*ptr)
{
case '+': result = arg1 + arg2;
break;
case '-': result = arg1 - arg2;
break;
case '*': result = arg1 * arg2;
break;
case '/': result = arg1 / arg2;
break;
} //end switch
st.push(result);
} //end else
}//end for

int i = st.top();
st.pop();
return i;
}//end eval_postfix

cout<
system("pause");
return 0;
}