కంపైలర్ డిజైన్: లెక్సికల్ అనాలిసిస్ బేసిక్స్

కంపైలర్ డిజైన్ అనేది కంప్యూటర్ సైన్స్ యొక్క ఒక మనోహరమైన మరియు కీలకమైన ప్రాంతం, ఇది ఆధునిక సాఫ్ట్‌వేర్ అభివృద్ధికి ఆధారం. కంపైలర్ అనేది మానవ-రీడబుల్ సోర్స్ కోడ్ మరియు మెషిన్-ఎగ్జిక్యూటబుల్ సూచనల మధ్య వారధి. ఈ ఆర్టికల్ లెక్సికల్ అనాలిసిస్ యొక్క ఆధారాలను పరిశీలిస్తుంది, ఇది కంపిలేషన్ ప్రక్రియలో ప్రారంభ దశ. ఆశయాలను కలిగి ఉన్న కంపైలర్ డిజైనర్లు మరియు సాఫ్ట్‌వేర్ ఇంజనీర్ల కోసం దీని ఉద్దేశ్యం, కీలక భావనలు మరియు ఆచరణాత్మక చిక్కులను మేము అన్వేషిస్తాము.

లెక్సికల్ అనాలిసిస్ అంటే ఏమిటి?

లెక్సికల్ అనాలిసిస్, స్కానింగ్ లేదా టోకనైజింగ్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది కంపైలర్ యొక్క మొదటి దశ. దీని ప్రధాన విధి సోర్స్ కోడ్‌ను అక్షరాల స్ట్రీమ్‌గా చదవడం మరియు వాటిని లెగ్జీమ్‌లు అని పిలువబడే అర్థవంతమైన సీక్వెన్స్‌లుగా సమూహపరచడం. ప్రతి లెగ్జీమ్ దాని పాత్ర ఆధారంగా వర్గీకరించబడుతుంది, దీని ఫలితంగా టోకెన్‌లు అనే క్రమం ఏర్పడుతుంది. ఇది మరింత ప్రాసెసింగ్ కోసం ఇన్‌పుట్‌ను సిద్ధం చేసే ప్రారంభ క్రమబద్ధీకరణ మరియు లేబులింగ్ ప్రక్రియగా భావించండి.

మీకు `x = y + 5;` అనే వాక్యం ఉందని ఊహించుకోండి. లెక్సికల్ అనలైజర్ దీన్ని కింది టోకెన్‌లుగా విభజిస్తుంది:

• గుర్తింపు: `x`
• అసైన్‌మెంట్ ఆపరేటర్: `=`
• గుర్తింపు: `y`
• అదనపు ఆపరేటర్: `+`
• పూర్ణాంక అక్షరం: `5`
• అర్ధబిందువు: `;`

లెక్సికల్ అనలైజర్ తప్పనిసరిగా ప్రోగ్రామింగ్ భాష యొక్క ఈ ప్రాథమిక బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లను గుర్తిస్తుంది.

లెక్సికల్ అనాలిసిస్‌లో ముఖ్య భావనలు

టోకెన్‌లు మరియు లెగ్జీమ్‌లు

పైన చెప్పినట్లుగా, ఒక టోకెన్ అనేది లెగ్జీమ్ యొక్క వర్గీకరించబడిన ప్రాతినిధ్యం. ఒక లెగ్జీమ్ అనేది టోకెన్ కోసం నమూనాతో సరిపోయే సోర్స్ కోడ్‌లోని అక్షరాల అసలు క్రమం. పైథాన్‌లో కింది కోడ్ స్నిప్పెట్‌ను పరిగణించండి:

if x > 5:
    print("x is greater than 5")

ఈ స్నిప్పెట్ నుండి టోకెన్‌లు మరియు లెగ్జీమ్‌లకు ఇక్కడ కొన్ని ఉదాహరణలు ఉన్నాయి:

• టోకెన్: KEYWORD, లెగ్జీమ్: `if`
• టోకెన్: గుర్తింపు, లెగ్జీమ్: `x`
• టోకెన్: సంబంధిత_ఆపరేటర్, లెగ్జీమ్: `>`
• టోకెన్: INTEGER_LITERAL, లెగ్జీమ్: `5`
• టోకెన్: కాలన్, లెగ్జీమ్: `:`
• టోకెన్: KEYWORD, లెగ్జీమ్: `print`
• టోకెన్: స్ట్రింగ్_లిటరల్, లెగ్జీమ్: `"x is greater than 5"`

టోకెన్ లెగ్జీమ్ యొక్క *వర్గం*ని సూచిస్తుంది, అయితే లెగ్జీమ్ అనేది సోర్స్ కోడ్ నుండి వచ్చిన *వాస్తవ స్ట్రింగ్*. కంపిలేషన్ యొక్క తదుపరి దశ, పార్సర్, ప్రోగ్రామ్ యొక్క నిర్మాణాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి టోకెన్‌లను ఉపయోగిస్తుంది.

రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్

రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ (regex) అనేది అక్షరాల నమూనాలను వివరించడానికి శక్తివంతమైన మరియు సంక్షిప్తమైన సంజ్ఞామానం. నిర్దిష్ట టోకెన్‌లుగా గుర్తించబడటానికి లెగ్జీమ్‌లు సరిపోవాల్సిన నమూనాలను నిర్వచించడానికి అవి లెక్సికల్ విశ్లేషణలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ కేవలం కంపైలర్ డిజైన్‌లోనే కాకుండా, టెక్స్ట్ ప్రాసెసింగ్ నుండి నెట్‌వర్క్ భద్రత వరకు కంప్యూటర్ సైన్స్ యొక్క అనేక రంగాలలో ఒక ప్రాథమిక భావన.

ఇక్కడ కొన్ని సాధారణ రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్ చిహ్నాలు మరియు వాటి అర్థాలు ఉన్నాయి:

• `.` (చుక్క): ఒక కొత్త లైన్ మినహా ఏదైనా ఒక అక్షరంతో సరిపోతుంది.
• `*` (నక్షత్రం): ముందున్న మూలకాన్ని సున్నా లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సార్లు సరిపోతుంది.
• `+` (ప్లస్): ముందున్న మూలకాన్ని ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సార్లు సరిపోతుంది.
• `?` (ప్రశ్న గుర్తు): ముందున్న మూలకాన్ని సున్నా లేదా ఒక సారి సరిపోతుంది.
• `[]` (చదరపు బ్రాకెట్‌లు): ఒక అక్షర తరగతిని నిర్వచిస్తుంది. ఉదాహరణకు, `[a-z]` ఏదైనా చిన్న అక్షరాన్ని సరిపోతుంది.
• `[^]` (నెగెటెడ్ స్క్వేర్ బ్రాకెట్‌లు): ఒక నెగెటెడ్ క్యారెక్టర్ క్లాస్‌ను నిర్వచిస్తుంది. ఉదాహరణకు, `[^0-9]` ఏదైనా అంకె కాని అక్షరంతో సరిపోతుంది.
• `|` (గొట్టం): ఆల్టర్నేషన్ (లేదా)ని సూచిస్తుంది. ఉదాహరణకు, `a|b` `a` లేదా `b`తో సరిపోతుంది.
• `()` (పరంతెసిస్): మూలకాలను కలిసి సమూహపరుస్తుంది మరియు వాటిని సంగ్రహిస్తుంది.
• `\` (బ్యాక్‌స్లాష్): ప్రత్యేక అక్షరాలను తప్పించుకుంటుంది. ఉదాహరణకు, `\.` ఒక అక్షరాల చుక్కతో సరిపోతుంది.

టోకెన్‌లను నిర్వచించడానికి రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్‌ను ఎలా ఉపయోగించవచ్చో కొన్ని ఉదాహరణలను చూద్దాం:

• పూర్ణాంక అక్షరం: `[0-9]+` (ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అంకెలు)
• గుర్తింపు: `[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*` (అక్షరం లేదా అండర్‌స్కోర్‌తో ప్రారంభమవుతుంది, ఆ తర్వాత సున్నా లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అక్షరాలు, అంకెలు లేదా అండర్‌స్కోర్‌లు ఉంటాయి)
• ఫ్లోటింగ్-పాయింట్ అక్షరం: `[0-9]+\.[0-9]+` (ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అంకెలు, ఆ తర్వాత ఒక చుక్క, ఆ తర్వాత ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అంకెలు) ఇది సరళీకృత ఉదాహరణ; మరింత బలమైన రెగెక్స్ ఎక్స్‌పోనెంట్‌లు మరియు ఐచ్ఛిక గుర్తులను నిర్వహిస్తుంది.

వివిధ ప్రోగ్రామింగ్ భాషలకు గుర్తింపులు, పూర్ణాంక అక్షరాలు మరియు ఇతర టోకెన్‌లకు వేర్వేరు నియమాలు ఉండవచ్చు. అందువల్ల, తదనుగుణంగా సంబంధిత రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్‌ను సర్దుబాటు చేయాలి. ఉదాహరణకు, కొన్ని భాషలు గుర్తింపుదారులలో యూనికోడ్ అక్షరాలను అనుమతించవచ్చు, దీనికి మరింత సంక్లిష్టమైన రెగెక్స్ అవసరం.

ఫైనైట్ ఆటోమేటా

ఫైనైట్ ఆటోమేటా (FA) అనేది రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ ద్వారా నిర్వచించబడిన నమూనాలను గుర్తించడానికి ఉపయోగించే అబ్‌స్ట్రాక్ట్ మెషీన్‌లు. ఇవి లెక్సికల్ అనలైజర్ల అమలులో ఒక ప్రధాన భావన. ఫైనైట్ ఆటోమేటాలో రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి:

• నిర్ణయాత్మక ఫైనైట్ ఆటోమాటా (DFA): ప్రతి స్థితి మరియు ఇన్‌పుట్ గుర్తు కోసం, మరొక స్థితికి ఖచ్చితంగా ఒక పరివర్తన ఉంటుంది. DFAs అమలు చేయడం మరియు అమలు చేయడం సులభం, కానీ రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ నుండి నేరుగా నిర్మించడం మరింత సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది.
• నిర్ధారితం కాని ఫైనైట్ ఆటోమాటా (NFA): ప్రతి స్థితి మరియు ఇన్‌పుట్ గుర్తు కోసం, ఇతర స్థితులకు సున్నా, ఒకటి లేదా బహుళ పరివర్తనాలు ఉండవచ్చు. NFAs రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ నుండి నిర్మించడం సులభం, కానీ మరింత సంక్లిష్టమైన అమలు అల్గోరిథమ్‌లు అవసరం.

లెక్సికల్ విశ్లేషణలో సాధారణ ప్రక్రియలో ఇవి ఉన్నాయి:

1. ప్రతి టోకెన్ రకం కోసం రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్‌ను NFAగా మార్చడం.
2. NFAని DFAగా మార్చడం.
3. టేబుల్-డ్రివెన్ స్కానర్‌గా DFAని అమలు చేయడం.

అప్పుడు ఇన్‌పుట్ స్ట్రీమ్‌ను స్కాన్ చేయడానికి మరియు టోకెన్‌లను గుర్తించడానికి DFA ఉపయోగించబడుతుంది. DFA ఒక ప్రారంభ స్థితిలో ప్రారంభమవుతుంది మరియు అక్షరాన్ని అక్షరం ద్వారా ఇన్‌పుట్‌ను చదువుతుంది. ప్రస్తుత స్థితి మరియు ఇన్‌పుట్ అక్షరం ఆధారంగా, అది కొత్త స్థితికి మారుతుంది. అక్షరాల క్రమాన్ని చదివిన తర్వాత DFA అంగీకార స్థితికి చేరుకుంటే, క్రమం లెగ్జీమ్‌గా గుర్తించబడుతుంది మరియు సంబంధిత టోకెన్ ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.

లెక్సికల్ అనాలిసిస్ ఎలా పనిచేస్తుంది

లెక్సికల్ అనలైజర్ కింది విధంగా పనిచేస్తుంది:

1. సోర్స్ కోడ్‌ను చదువుతుంది: లెక్సర్ ఇన్‌పుట్ ఫైల్ లేదా స్ట్రీమ్ నుండి అక్షరం ద్వారా సోర్స్ కోడ్‌ను చదువుతుంది.
2. లెగ్జీమ్‌లను గుర్తిస్తుంది: లెక్సర్ చెల్లుబాటు అయ్యే లెగ్జీమ్‌లను ఏర్పరుస్తున్న అక్షరాల క్రమాన్ని గుర్తించడానికి రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్‌ను (లేదా, మరింత ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ నుండి ఉత్పన్నమైన DFA) ఉపయోగిస్తుంది.
3. టోకెన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది: కనుగొనబడిన ప్రతి లెగ్జీమ్ కోసం, లెక్సర్ ఒక టోకెన్‌ను సృష్టిస్తుంది, ఇందులో లెగ్జీమ్ మరియు దాని టోకెన్ రకం (ఉదాహరణకు, గుర్తింపు, పూర్ణాంక_లిటరల్, ఆపరేటర్) ఉంటాయి.
4. ఎర్రర్‌లను నిర్వహిస్తుంది: లెక్సర్ ఏ నిర్వచించిన నమూనాతోనూ సరిపోలని అక్షరాల క్రమాన్ని ఎదుర్కొంటే (అంటే, దానిని టోకనైజ్ చేయలేకపోతే), అది లెక్సికల్ లోపాన్ని నివేదిస్తుంది. ఇందులో చెల్లని అక్షరం లేదా సరిగ్గా ఏర్పడని గుర్తింపు ఉండవచ్చు.
5. పార్సర్‌కు టోకెన్‌లను పంపుతుంది: లెక్సర్ టోకెన్‌ల స్ట్రీమ్‌ను కంపైలర్ యొక్క తదుపరి దశకు, పార్సర్‌కు పంపుతుంది.

ఈ సాధారణ C కోడ్ స్నిప్పెట్‌ను పరిగణించండి:

int main() {
  int x = 10;
  return 0;
}

లెక్సికల్ అనలైజర్ ఈ కోడ్‌ను ప్రాసెస్ చేస్తుంది మరియు కింది టోకెన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది (సరళీకృతం చేయబడింది):

• KEYWORD: `int`
• గుర్తింపు: `main`
• LEFT_PAREN: `(`
• RIGHT_PAREN: `)`
• LEFT_BRACE: `{`
• KEYWORD: `int`
• గుర్తింపు: `x`
• అసైన్‌మెంట్_ఆపరేటర్: `=`
• INTEGER_LITERAL: `10`
• అర్ధబిందువు: `;`
• KEYWORD: `return`
• INTEGER_LITERAL: `0`
• అర్ధబిందువు: `;`
• RIGHT_BRACE: `}`

లెక్సికల్ అనలైజర్ యొక్క ఆచరణాత్మక అమలు

లెక్సికల్ అనలైజర్‌ను అమలు చేయడానికి రెండు ప్రధాన విధానాలు ఉన్నాయి:

1. మాన్యువల్ అమలు: చేతితో లెక్సర్ కోడ్‌ను రాయడం. ఇది గొప్ప నియంత్రణ మరియు ఆప్టిమైజేషన్ అవకాశాలను అందిస్తుంది, అయితే ఇది ఎక్కువ సమయం తీసుకుంటుంది మరియు లోపాలకు గురవుతుంది.
2. లెక్సర్ జనరేటర్లను ఉపయోగించడం: Lex (Flex), ANTLR లేదా JFlex వంటి సాధనాలను ఉపయోగించడం, ఇవి రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్ స్పెసిఫికేషన్‌ల ఆధారంగా లెక్సర్ కోడ్‌ను స్వయంచాలకంగా ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

మాన్యువల్ అమలు

మాన్యువల్ అమలులో సాధారణంగా స్టేట్ మెషిన్ (DFA)ని సృష్టించడం మరియు ఇన్‌పుట్ అక్షరాల ఆధారంగా రాష్ట్రాల మధ్య మారడానికి కోడ్ రాయడం ఉంటుంది. ఈ విధానం లెక్సికల్ అనాలిసిస్ ప్రక్రియపై చక్కటి నియంత్రణను అనుమతిస్తుంది మరియు నిర్దిష్ట పనితీరు అవసరాల కోసం ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు. అయితే, దీనికి రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ మరియు ఫైనైట్ ఆటోమేటాల గురించి లోతైన అవగాహన అవసరం మరియు నిర్వహించడం మరియు డీబగ్ చేయడం సవాలుగా ఉంటుంది.

పైథాన్‌లో పూర్ణాంక అక్షరాలను మాన్యువల్ లెక్సర్ ఎలా నిర్వహించవచ్చో ఇక్కడ ఒక భావనాత్మక (మరియు అత్యంత సరళీకృత) ఉదాహరణ ఉంది:

def lexer(input_string):
    tokens = []
    i = 0
    while i < len(input_string):
        if input_string[i].isdigit():
            # అంకెను కనుగొనబడింది, పూర్ణాంకాన్ని నిర్మించడం ప్రారంభించండి
            num_str = ""
            while i < len(input_string) and input_string[i].isdigit():
                num_str += input_string[i]
                i += 1
            tokens.append(("INTEGER", int(num_str)))
            i -= 1 # చివరి ఇంక్రిమెంట్ కోసం సరిదిద్దండి
        elif input_string[i] == '+':
            tokens.append(("PLUS", "+"))
        elif input_string[i] == '-':
            tokens.append(("MINUS", "-"))
        # ... (ఇతర అక్షరాలు మరియు టోకెన్‌లను నిర్వహించండి)
        i += 1
    return tokens

ఇది ఒక ప్రాథమిక ఉదాహరణ, కానీ అక్షర నమూనాల ఆధారంగా ఇన్‌పుట్ స్ట్రింగ్‌ను మాన్యువల్‌గా చదవడం మరియు టోకెన్‌లను గుర్తించడం యొక్క ప్రాథమిక ఆలోచనను ఇది వివరిస్తుంది.

లెక్సర్ జనరేటర్లు

లెక్సర్ జనరేటర్లు లెక్సికల్ అనలైజర్‌లను రూపొందించే ప్రక్రియను స్వయంచాలకంగా చేసే సాధనాలు. అవి ఇన్‌పుట్‌గా స్పెసిఫికేషన్ ఫైల్‌ను తీసుకుంటాయి, ఇది ప్రతి టోకెన్ రకం కోసం రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్‌ను నిర్వచిస్తుంది మరియు టోకెన్ గుర్తించబడినప్పుడు నిర్వహించాల్సిన చర్యలు. అప్పుడు జనరేటర్ లక్ష్య ప్రోగ్రామింగ్ భాషలో లెక్సర్ కోడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ఇక్కడ కొన్ని ప్రసిద్ధ లెక్సర్ జనరేటర్లు ఉన్నాయి:

• Lex (Flex): విస్తృతంగా ఉపయోగించే లెక్సర్ జనరేటర్, ఇది తరచుగా పార్సర్ జనరేటర్ అయిన Yacc (Bison)తో కలిపి ఉపయోగించబడుతుంది. Flex దాని వేగం మరియు సామర్థ్యం కోసం ప్రసిద్ధి చెందింది.
• ANTLR (భాష గుర్తింపు కోసం మరొక సాధనం): లెక్సర్ జనరేటర్‌ను కలిగి ఉన్న ఒక శక్తివంతమైన పార్సర్ జనరేటర్. ANTLR విస్తృత శ్రేణి ప్రోగ్రామింగ్ భాషలకు మద్దతు ఇస్తుంది మరియు సంక్లిష్టమైన గ్రామర్‌లు మరియు లెక్సర్‌లను రూపొందించడానికి అనుమతిస్తుంది.
• JFlex: ప్రత్యేకంగా జావా కోసం రూపొందించబడిన లెక్సర్ జనరేటర్. JFlex సమర్థవంతమైన మరియు అత్యంత అనుకూలీకరించదగిన లెక్సర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

లెక్సర్ జనరేటర్‌ను ఉపయోగించడం అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది:

• తగ్గించిన అభివృద్ధి సమయం: లెక్సర్ జనరేటర్లు లెక్సికల్ అనలైజర్‌ను అభివృద్ధి చేయడానికి అవసరమైన సమయం మరియు కృషిని గణనీయంగా తగ్గిస్తాయి.
• మెరుగైన ఖచ్చితత్వం: లెక్సర్ జనరేటర్లు బాగా నిర్వచించబడిన రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ ఆధారంగా లెక్సర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఇది లోపాల ప్రమాదాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• నిర్వహణ: లెక్సర్ స్పెసిఫికేషన్ సాధారణంగా చేతితో వ్రాసిన కోడ్ కంటే చదవడానికి మరియు నిర్వహించడానికి సులభం.
• ప్రదర్శన: ఆధునిక లెక్సర్ జనరేటర్లు అత్యుత్తమ పనితీరును సాధించగల అత్యంత ఆప్టిమైజ్ చేసిన లెక్సర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

పూర్ణాంకాలు మరియు గుర్తింపులను గుర్తించడానికి సాధారణ Flex స్పెసిఫికేషన్‌కు ఇక్కడ ఒక ఉదాహరణ ఉంది:

%%
[0-9]+      { printf("INTEGER: %s\n", yytext); }
[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]* { printf("IDENTIFIER: %s\n", yytext); }
[ \t\n]+  ; // ఖాళీ స్థలాన్ని విస్మరించండి
.           { printf("ILLEGAL CHARACTER: %s\n", yytext); }
%%

ఈ స్పెసిఫికేషన్ రెండు నియమాలను నిర్వచిస్తుంది: ఒకటి పూర్ణాంకాల కోసం మరియు ఒకటి గుర్తింపుదారుల కోసం. Flex ఈ స్పెసిఫికేషన్‌ను ప్రాసెస్ చేసినప్పుడు, అది ఈ టోకెన్‌లను గుర్తించే లెక్సర్ కోసం C కోడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. `yytext` వేరియబుల్ సరిపోలిన లెగ్జీమ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

లెక్సికల్ అనాలిసిస్‌లో లోపాల నిర్వహణ

లోపాల నిర్వహణ అనేది లెక్సికల్ విశ్లేషణ యొక్క ఒక ముఖ్యమైన అంశం. లెక్సర్ చెల్లని అక్షరం లేదా సరిగ్గా ఏర్పడని లెగ్జీమ్‌ను ఎదుర్కొన్నప్పుడు, అది వినియోగదారుకు లోపాన్ని నివేదించాలి. సాధారణ లెక్సికల్ లోపాలు ఉన్నాయి:

• చెల్లని అక్షరాలు: భాష యొక్క వర్ణమాల లో భాగం కాని అక్షరాలు (ఉదాహరణకు, గుర్తింపుదారులలో అనుమతించని భాషలో `$` గుర్తు).
• ముగింపు లేని స్ట్రింగ్‌లు: సరిపోయే కోట్‌తో మూసివేయని స్ట్రింగ్‌లు.
• చెల్లని సంఖ్యలు: సరిగ్గా ఏర్పడని సంఖ్యలు (ఉదాహరణకు, బహుళ దశాంశ స్థానాలను కలిగి ఉన్న సంఖ్య).
• గరిష్ట పొడవును మించడం: గరిష్టంగా అనుమతించబడిన పొడవును మించిన గుర్తింపుదారులు లేదా స్ట్రింగ్ అక్షరాలు.

లెక్సికల్ లోపం గుర్తించబడినప్పుడు, లెక్సర్ తప్పనిసరిగా:

1. లోపాన్ని నివేదించండి: లోపం సంభవించిన లైన్ నంబర్ మరియు కాలమ్ నంబర్‌తో పాటు, లోపం యొక్క వివరణను కలిగి ఉన్న ఒక లోపం సందేశాన్ని రూపొందించండి.
2. రికవరీ చేయడానికి ప్రయత్నించండి: లోపం నుండి రికవరీ చేయడానికి ప్రయత్నించండి మరియు ఇన్‌పుట్‌ను స్కాన్ చేయడం కొనసాగించండి. ఇందులో చెల్లని అక్షరాలను దాటవేయడం లేదా ప్రస్తుత టోకెన్‌ను ముగించడం ఉండవచ్చు. క్యాస్కేడింగ్ లోపాలను నివారించడం మరియు వినియోగదారుకు వీలైనంత సమాచారాన్ని అందించడం లక్ష్యం.

లోపం సందేశాలు స్పష్టంగా మరియు సమాచారంగా ఉండాలి, ఇది ప్రోగ్రామర్‌కు సమస్యను త్వరగా గుర్తించడానికి మరియు పరిష్కరించడానికి సహాయపడుతుంది. ఉదాహరణకు, ముగింపు లేని స్ట్రింగ్ కోసం మంచి లోపం సందేశం కావచ్చు: `Error: Unterminated string literal at line 10, column 25`.

కంపిలేషన్ ప్రక్రియలో లెక్సికల్ అనాలిసిస్ యొక్క పాత్ర

లెక్సికల్ అనాలిసిస్ అనేది కంపైలేషన్ ప్రక్రియలో కీలకమైన మొదటి దశ. దీని అవుట్‌పుట్, టోకెన్‌ల స్ట్రీమ్, తదుపరి దశ, పార్సర్ (సింటాక్స్ అనలైజర్) కోసం ఇన్‌పుట్‌గా పనిచేస్తుంది. పార్సర్ ప్రోగ్రామ్ యొక్క వ్యాకరణ నిర్మాణాన్ని సూచించే అబ్‌స్ట్రాక్ట్ సింటాక్స్ ట్రీ (AST)ని నిర్మించడానికి టోకెన్‌లను ఉపయోగిస్తుంది. ఖచ్చితమైన మరియు నమ్మదగిన లెక్సికల్ విశ్లేషణ లేకుండా, పార్సర్ సోర్స్ కోడ్‌ను సరిగ్గా అర్థం చేసుకోలేకపోవచ్చు.

లెక్సికల్ విశ్లేషణ మరియు పార్సింగ్ మధ్య సంబంధాన్ని కింది విధంగా సంగ్రహించవచ్చు:

• లెక్సికల్ అనాలిసిస్: సోర్స్ కోడ్‌ను టోకెన్‌ల స్ట్రీమ్‌గా విభజిస్తుంది.
• పార్సింగ్: టోకెన్ స్ట్రీమ్ యొక్క నిర్మాణాన్ని విశ్లేషిస్తుంది మరియు అబ్‌స్ట్రాక్ట్ సింటాక్స్ ట్రీ (AST)ని నిర్మిస్తుంది.

ASTని తదుపరి కంపైలర్ దశలు, అనగా సెమాంటిక్ అనాలిసిస్, ఇంటర్మీడియట్ కోడ్ ఉత్పత్తి మరియు కోడ్ ఆప్టిమైజేషన్, తుది ఎగ్జిక్యూటబుల్ కోడ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తాయి.

లెక్సికల్ అనాలిసిస్‌లో అధునాతన అంశాలు

ఈ ఆర్టికల్ లెక్సికల్ విశ్లేషణ యొక్క ఆధారాలను కవర్ చేసినప్పటికీ, అన్వేషించడానికి విలువైన అనేక అధునాతన అంశాలు ఉన్నాయి:

• యూనికోడ్ మద్దతు: గుర్తింపుదారులు మరియు స్ట్రింగ్ అక్షరాలలో యూనికోడ్ అక్షరాలను నిర్వహించడం. దీనికి మరింత సంక్లిష్టమైన రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ మరియు అక్షర వర్గీకరణ పద్ధతులు అవసరం.
• ఎంబెడెడ్ భాషల కోసం లెక్సికల్ అనాలిసిస్: ఇతర భాషలలో పొందుపరిచిన భాషల కోసం లెక్సికల్ విశ్లేషణ (ఉదాహరణకు, జావాలో పొందుపరచబడిన SQL). ఇది తరచుగా సందర్భం ఆధారంగా విభిన్న లెక్సర్‌ల మధ్య మారడం ఉంటుంది.
• ఇన్‌క్రెమెంటల్ లెక్సికల్ అనాలిసిస్: సోర్స్ కోడ్‌లో మార్పులు జరిగిన భాగాలను మాత్రమే సమర్థవంతంగా తిరిగి స్కాన్ చేయగల లెక్సికల్ విశ్లేషణ, ఇది ఇంటరాక్టివ్ అభివృద్ధి పరిసరాలలో ఉపయోగపడుతుంది.
• సందర్భ-సున్నితమైన లెక్సికల్ అనాలిసిస్: టోకెన్ రకం చుట్టుపక్కల ఉన్న సందర్భంపై ఆధారపడే లెక్సికల్ విశ్లేషణ. భాషా సింటాక్స్‌లోని అస్పష్టతలను నిర్వహించడానికి ఇది ఉపయోగించబడుతుంది.

అంతర్జాతీయీకరణ పరిగణనలు

ప్రపంచవ్యాప్త ఉపయోగం కోసం ఉద్దేశించిన భాష కోసం కంపైలర్‌ను రూపొందించేటప్పుడు, లెక్సికల్ విశ్లేషణ కోసం ఈ అంతర్జాతీయీకరణ అంశాలను పరిగణించండి:

• అక్షరాల ఎన్‌కోడింగ్: విభిన్న అక్షరమాల మరియు అక్షరాల సెట్‌లను నిర్వహించడానికి వివిధ అక్షరాల ఎన్‌కోడింగ్‌లకు (UTF-8, UTF-16, మొదలైనవి) మద్దతు.
• స్థానిక-నిర్దిష్ట ఫార్మాటింగ్: స్థానిక-నిర్దిష్ట సంఖ్య మరియు తేదీ ఫార్మాట్‌లను నిర్వహించడం. ఉదాహరణకు, దశాంశ విభజకం కొన్ని స్థానికతలలో కాలానికి (`.`) బదులుగా కామా (`,`) కావచ్చు.
• యూనికోడ్ సాధారణీకరణ: స్థిరమైన పోలిక మరియు సరిపోలికను నిర్ధారించడానికి యూనికోడ్ స్ట్రింగ్‌లను సాధారణీకరించడం.

అంతర్జాతీయీకరణను సరిగ్గా నిర్వహించడంలో విఫలమవ్వడం వలన వేర్వేరు భాషలలో వ్రాయబడిన లేదా విభిన్న అక్షరాల సెట్‌లను ఉపయోగించే సోర్స్ కోడ్‌తో వ్యవహరించేటప్పుడు తప్పు టోకనైజేషన్ మరియు కంపిలేషన్ లోపాలు ఏర్పడవచ్చు.

ముగింపు

లెక్సికల్ అనాలిసిస్ అనేది కంపైలర్ డిజైన్ యొక్క ఒక ప్రాథమిక అంశం. ఈ ఆర్టికల్‌లో చర్చించిన భావనల గురించి లోతైన అవగాహన కంపైలర్‌లు, ఇంటర్‌ప్రెటర్లు లేదా ఇతర భాషా ప్రాసెసింగ్ సాధనాలను రూపొందించడంలో లేదా వాటితో పనిచేసే ఎవరికైనా అవసరం. టోకెన్‌లు మరియు లెగ్జీమ్‌లను అర్థం చేసుకోవడం నుండి రెగ్యులర్ ఎక్స్‌ప్రెషన్స్ మరియు ఫైనైట్ ఆటోమేటాలను మాస్టరింగ్ చేయడం వరకు, లెక్సికల్ విశ్లేషణ యొక్క జ్ఞానం కంపైలర్ నిర్మాణ ప్రపంచంలో మరింత అన్వేషణకు బలమైన పునాదిని అందిస్తుంది. లెక్సర్ జనరేటర్లను స్వీకరించడం ద్వారా మరియు అంతర్జాతీయీకరణ అంశాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం ద్వారా, డెవలపర్‌లు విస్తృత శ్రేణి ప్రోగ్రామింగ్ భాషలు మరియు ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల కోసం బలమైన మరియు సమర్థవంతమైన లెక్సికల్ అనలైజర్‌లను సృష్టించవచ్చు. సాఫ్ట్‌వేర్ అభివృద్ధి అభివృద్ధి చెందుతున్న కొద్దీ, లెక్సికల్ విశ్లేషణ సూత్రాలు ప్రపంచవ్యాప్తంగా భాషా ప్రాసెసింగ్ సాంకేతికతకు మూలస్తంభంగా ఉంటాయి.