パーサジェネレータ

パーサジェネレータとは

パーサジェネレータは、構文解析器を自動的に生成するプログラムです。プログラミング言語のコンパイラ開発において、構文解析は非常に重要なプロセスですが、手作業で実装するには高度な技術と多くの時間が必要です。パーサジェネレータは、この負担を軽減し、開発効率を大幅に向上させます。

概要

コンパイラ開発では、ソースコードを解析し、意味を理解するための構文解析器が不可欠です。この構文解析器を自動生成するツールとして、パーサジェネレータが開発されました。コンパイラジェネレータ（コンパイラコンパイラ）の研究から派生し、言語の文法定義に基づいて、効率的な構文解析器を生成します。これにより、開発者はコンパイラのより複雑な部分に集中できるようになります。

歴史

パーサジェネレータの歴史は古く、1970年代には`yacc`というツールが開発されました。`yacc`は「Yet Another Compiler Compiler」の略ですが、実際にはパーサジェネレータとして機能します。`yacc`の上位互換として、GNUプロジェクトの`bison`があります。これらのツールは、長年にわたり多くのコンパイラ開発で利用されてきました。

近年の発展

近年では、より柔軟で強力なパーサジェネレータが登場しています。

パーサコンビネータ

パーサを関数として捉え、関数を組み合わせてパーサを構築する手法です。これにより、より複雑な構文解析を簡潔に記述できるようになります。`Parsec`などのライブラリが広く利用されています。

Packrat Parser

曖昧さのない文法解析を可能にする`Parsing Expression Grammar (PEG)`に基づいたパーサです。`Packrat Parser`は、その実用的な実装として注目されており、`Packrat Parser`を生成するパーサジェネレータも利用可能です。

実装

以下は、代表的なパーサジェネレータの実装例です。

LL法

`ANTLR` (旧PCCTS)
`JavaCC`
`Coco/R`
`Boost.Spirit`: C++のプログラム内に文法を記述できるLL(∞)構文解析器生成フレームワーク
`JetPAG`: 最適化されたLL(k)構文解析器生成ツール
`JFLAP`: LL(1)構文解析の教育用ツール
`Ocaml Genlex Module`
`Parsec`: Haskell向けのパーサコンビネータライブラリ
`Scala Standard Parser Combinator Library`
`SLK`

LR法

`bison`
`yacc`
`SableCC`
`lemon`: C言語向けのプッシュ型パーサ生成ツール
`caper`: C++/JavaScript/C#/D向けのプッシュ型パーサ生成ツール
`kp19pp`: `caper`を改良し高速化と曖昧さの回避を向上させたもの
`kmyacc`: 多言語対応のLALRパーサ生成系
`CUP`: Javaで記述されたLALRパーサジェネレータ
`JS/CC`: JavaScriptで記述されたJavaScript向けのLALR(1)パーサジェネレータ
`RACC`: Rubyで記述されたパーサジェネレータ

PEG

`XPEG`: C++向け
`Peggy`: Haskell向け
* `PackCC`: C言語向けPackrat Parser生成器（左再帰サポート）

まとめ

パーサジェネレータは、コンパイラ開発を効率化し、高品質なソフトウェア開発を支える重要なツールです。構文解析器の手動実装の複雑さを軽減し、開発者がより創造的な作業に集中できるようにします。伝統的なツールから最新の技術まで、様々なパーサジェネレータが存在し、それぞれの特性を理解して使い分けることが重要です。

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