El análisis léxico, también conocido como lexical analysis o scanning, constituye la primera fase del proceso de compilación de un programa. Su propósito principal es transformar la secuencia bruta de caracteres del código fuente en una secuencia estructurada de tokens (componentes léxicos), cada uno de los cuales posee un significado sintáctico específico y, opcionalmente, un conjunto de atributos que enriquecen su descripción.
Esta etapa actúa como un filtro entre el editor de texto donde se escribe el código y el analizador sintáctico (parser), asegurando que la información que llega a este último sea más compacta, libre de elementos irrelevantes (como espacios o comentarios) y coherente con las reglas léxicas del lenguaje.
Conceptos fundamentales
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Token (componente léxico):
Es una unidad atómica de información sintáctica. Por ejemplo, en el lenguaje C,if,x,+o3.14son tokens distintos.
Cada token se define mediante un patrón formal (a menudo una expresión regular) que describe todas las posibles secuencias de caracteres (lexemas) que lo representan. -
Lexema:
Secuencia concreta de caracteres que encaja con el patrón definido para un token.
Ejemplo:-
Token:
IDENTIFICADOR -
Patrón:
<letra>(<letra>|<dígito>)* -
Lexema válido:
contador,x2.
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Patrón:
Regla o expresión regular que describe todos los lexemas válidos para un token.
Ejemplo: el patrón para un número entero par podría expresarse como:[0-9]*(0|2|4|6|8)
Funciones principales del analizador léxico
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Reconocimiento de componentes léxicos: identifica en la secuencia de caracteres los distintos tokens que componen el programa.
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Eliminación de elementos irrelevantes: descarta espacios en blanco, tabulaciones, saltos de línea, saltos de página y comentarios.
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Gestión de la tabla de símbolos: registra identificadores, constantes y, en general, cualquier nombre definido por el usuario, asociándolos con atributos como su posición en memoria o su tipo.
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Detección y reporte de errores léxicos: identifica caracteres no válidos o combinaciones ilegales, indicando con precisión la ubicación y naturaleza del error.
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Optimización para el parser: entrega al analizador sintáctico una secuencia optimizada de tokens para facilitar y acelerar el análisis gramatical.
Relación con el análisis sintáctico
En la mayoría de compiladores, el analizador léxico se implementa como una subrutina del analizador sintáctico, lo que permite:
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Simplificar el diseño del parser, delegando la gestión de caracteres y patrones al scanner.
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Mejorar la eficiencia del compilador al trabajar sobre tokens ya procesados.
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Favorecer la portabilidad, haciendo que el sistema sea independiente del alfabeto y las peculiaridades del lenguaje.
La comunicación entre ambos módulos suele realizarse a través de un búfer intermedio, donde el analizador léxico deposita los tokens para que el sintáctico los consuma.
Tratamiento de errores léxicos
Un error léxico ocurre cuando una secuencia de caracteres no encaja en ningún patrón válido del lenguaje. Ejemplos típicos:
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Uso de caracteres no admitidos (
ñ,ç, acentos, etc., en un lenguaje que no los contemple). -
Operadores ilegales (
::,;=) que no figuren en la gramática léxica.
Estrategias de recuperación:
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Modo pánico: se descartan caracteres hasta encontrar uno que pueda iniciar un lexema válido.
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Corrección mínima: inserción, borrado o sustitución de caracteres para reconstruir un token válido.
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Transposición: intercambio de dos caracteres adyacentes para corregir errores comunes de escritura.
Ejemplo de buen mensaje de error:
int número 1;
^
ERROR 124: línea 85, columna 6, carácter no válido
Esto es preferible a un simple “Error en la línea 85”.
Implementación
Un analizador léxico puede construirse de distintas formas:
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Manualmente en un lenguaje de alto nivel (más esfuerzo, mayor control y eficiencia).
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Mediante generadores automáticos como Lex o JFlex, que traducen las expresiones regulares y acciones definidas por el programador en un autómata finito implementado en C, C++ o Java.
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En ensamblador, en casos muy específicos donde el rendimiento extremo sea crucial.
En todos los casos, la base técnica descansa sobre expresiones regulares y su traducción a autómatas finitos deterministas o no deterministas, que modelan el reconocimiento de patrones sobre la entrada.
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