Semântica formal

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Semântica formal é a área de estudo de ciência da computação que se preocupa em especificar o significado (ou comportamento) de programas de computador e partes de hardware.

A semântica é complementar à sintaxe de programas de computador, que se preocupa em descrever as estruturas de uma linguagem de programação.

A necessidade de uma semântica formal (matemática) para linguagens de programação justifica-se, pois:

  • Pode revelar ambiguidades na definição da linguagem (o que uma descrição informal não permitiria revelar);
  • É uma base para implementação (síntese), análise e verificação formal.

Abordagens[editar | editar código-fonte]

Existem três principais abordagens para desenvolver a especificação da semântica:

  • Semântica operacional - Nesta abordagem o significado de uma construção da linguagem é especificado pela computação que ela induz quando executada em uma máquina hipotética. Isto significa que interessa mais como o efeito da computação é produzido;
  • Semântica denotacional - Os significados são modelados por objetos matemáticos, geralmente funções semânticas definidas composicionalmente, que representam o efeito de executar uma estrutura. Isto significa que o efeito interessa mais que como é produzida a computação;
  • Semântica axiomática - Neste caso, se especifica propriedades do efeito da execução das estruturas como asserções , que são sentenças da lógica de predicados. Estas sentenças são usualmente chamadas de axiomas, e daí o nome desta abordagem. Alguns aspectos da execução são ignorados.

A abordagem operacional, por sua vez, possui duas versões:

Existem também abordagens de semântica formal baseadas em redes de Petri e lógica temporal.

Finalmente, ainda existem abordagens baseadas em teoria das categorias, comumente chamadas pelo nome comum de semântica categorial. Neste caso, as funções semânticas são definidas usando-se noções categoriais de morfismos e composicionalidade. Esta abordagem tira proveito da expressividade de teoria das categorias, e está relacionada com a abordagem denotacional.

Funções semânticas e semântica de expressões[editar | editar código-fonte]

A definição da semântica de linguagens faz uso de funções semânticas que se aplicam sobre as estruturas da linguagem e lhes dão significado. Neste tipo de definição usam-se estados que definem os valores das variáveis em um determinado momento.

Um exemplo de função semântica é dado por:

A[a_1+a_2]s=A[a_1]s+A[a_2]s

onde: s=[x\mapsto 10,y\mapsto 5] define um estado em que a variável x vale 10 e a variável y vale 5.

A função A é um exemplo simples de função semântica usada para avaliação de expressões aritméticas. A sequência acima significa que a expressão a_1+a_2 será avaliada no estado s como sendo a soma da avaliação das subexpressões a_1 e a_2 neste mesmo estado.

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

Ver também[editar | editar código-fonte]