Implementing Semantic Feedback in a Diagram Editor NIKLAS FORS AND - PowerPoint PPT Presentation

Implementing Semantic Feedback in a Diagram Editor NIKLAS FORS AND GÖREL HEDIN 2013-07-02, GMLD 2013, MONTPELLIER

Semantic Feedback Compiler Visual Editor

Desired Solution Problematic solution Visual Editor Compiler • Double maintenance • Inconsistency Desired solution Visual Editor Common • Single maintenance • Consistency Compiler

A Case Study – PicoDiagram • Inspired by ABB’s control language

A Case Study – PicoDiagram • Inspired by ABB’s control language – Periodic execution – Connections define a partial order – Layout defines remaining order – Cycles need to be broken

PicoDiagram – Textual Syntax diagramtype ¡Cascade( Int ¡reference) ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡Sensor ¡Sensor_1; ¡ ¡ ¡Master ¡Master; ¡ ¡ ¡Sensor ¡Sensor_2; ¡ ¡ ¡Slave ¡Slave; ¡ ¡ ¡Actuator ¡Actuator; ¡ ¡ ¡ connect (Sensor_1.value, ¡Master.pv); ¡ ¡ ¡ connect (reference ¡, ¡Master.sv); ¡ ¡ ¡ ¡ connect (Master.u, ¡Slave.sv); ¡ ¡ ¡ connect (Sensor_2.value, ¡Slave.pv); ¡ ¡ ¡ connect (Slave.u, ¡Actuator.value); ¡ ¡ ¡ ¡ connect (Slave.feedback, ¡Master.slaveFeedback); ¡ } ¡

Demo • [Demo]

Reference Attribute Grammars (RAGs) • Attribute Grammars [Knuth68] – Declarative semantic formalism – Attributes: computed values defined by equations – Synthesized and inherited attributes • Reference Attribute Grammars (RAGs) [Hedin00] – References to other AST nodes => graph • JastAdd [Hedin, Magnusson03] – Metacompilation system supporting RAGs • Earlier applications: Java, Modelica, …

From Text to Model Attribution Parsing diagramtype ¡Cascade( Int ¡r) ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡.. ¡ } ¡ Abstract Syntax Tree (AST) Attributed AST (graph) Text

RAGs – JastAdd • JastAdd – An implementation of RAGs – Building extensible language tools (e.g., compilers) – Object-oriented and aspect-oriented – Generates Java classes » Attributes are implemented as methods uses uses Abstract grammar class Block { GEF uses Set<Block> pred(); Name analysis defines ... Visual Editor Cyclic connections } uses ... ... JastAdd RAG specification Attributed AST Compiler

RAGs – A Simple Example A A ¡::= ¡B ¡C; ¡ B ¡::= ¡<ID:String>; ¡ ¡ C; ¡ B C B Synthesized attribute: ¡ C ID: String syn ¡int ¡B.x(); ¡ eq ¡B.x() ¡= ¡1; ¡ x(): int y(): int ¡ ref(): C Inherited attribute: ¡ inh ¡int ¡C.y(); ¡ eq ¡A.getC().y() ¡= ¡2; ¡ eq y = 2 A eq ref = C Inherited reference attribute: ¡ inh ¡C ¡B.ref(); ¡ eq x = 1 B C eq ¡A.getB().ref() ¡= ¡getC(); ¡ x| 1 y| 2 ref|

Name Analysis – A Common Pattern ¡ diagramtype ¡ T() ¡{ ¡ • Name analysis for types: ¡ ¡S ¡s; ¡ } ¡ syn ¡TypeDecl ¡TypeUse.decl(); ¡ diagramtype ¡ S() ¡{ ¡} ¡ eq ¡TypeUse.decl() ¡= ¡lookup(getID()); ¡ inh ¡TypeDecl ¡TypeUse.lookup(String ¡name); ¡ ¡ eq lookup(..) = .. Program eq ¡Program.getDiagramType().lookup(String ¡name) ¡{ ¡ ¡ ¡ for ¡(DiagramType ¡dt: ¡getDiagramTypes()) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ if ¡(dt.getID().equals(name)) ¡ ¡ DiagramType DiagramType ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ return ¡dt; ¡ “T" “S" ¡ ¡ return ¡ null ; ¡ } ¡ Block type| “s" syn ¡TypeDecl ¡Block.type(); ¡ ¡ eq ¡Block.type() ¡= ¡getTypeUse().decl(); ¡ ¡ ¡ TypeUse lookup(..)| decl| “S"

Circular Diagram Types diagramtype ¡T() ¡{ ¡ Compiler ¡ ¡ ¡S ¡s; ¡ syn ¡ boolean ¡DiagramType.isCircular() ¡ ¡ } ¡ ¡= ¡reachable().contains( this ); ¡ diagramtype ¡S() ¡{ ¡ ¡ ¡T ¡t; ¡ } ¡ syn ¡Set<TypeDecl> ¡TypeDecl.reachable() ¡ ¡ ¡ ¡ circular [ new ¡HashSet<TypeDecl>()]; ¡ Program eq ¡DiagramType.reachable() ¡{ ¡ ¡ ¡Set<TypeDecl> ¡set ¡= ¡new ¡HashSet<TypeDecl>(); ¡ ¡ ¡for ¡(Block ¡b: ¡getBlocks()) ¡{ ¡ reachable| {T,S} reachable| {T,S} ¡ ¡ ¡ ¡if ¡(b.type().isDiagramType()) ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡set.add(b.type()); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡set.addAll(b.type().reachable()); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ DiagramType DiagramType ¡ ¡} ¡ ¡ ¡return ¡set; ¡ “T" “S" } ¡ Editor type| type| syn ¡boolean ¡ Block.isCircular() ¡ ¡ ¡ ¡= ¡type().reachable().contains(diagramType()); ¡ Block Block “s" ¡ “t" diagramtype ¡T ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Another Example: Cyclic Dataflow construct graph representation remove all edges (v, v) Sensor 1 Master Sensor 2 Slave Actuator while graph has cycles do compute all SSCs for all SCC where |SCC| > 1 do let v1 ∈ SCC, where ∀ v ∈ SCC : po(v1) ≤ po(v) remove all edges (v, v1), where v ∈ SCC end for end while

Concluding Observations • Attributes are declarative – Reuse for semantic feedback – Not care about when the attributes are computed • AST as the base structure • AST changes – Flush attribute values and re-compute uses uses Abstract grammar class Block { GEF uses Set<Block> pred(); defines Name analysis ... Visual Editor Cyclic connections } uses ... ... JastAdd RAG specification Attributed AST Compiler

Conclusion RAGs allowed us to • Reuse same implementation in compiler and visual editor – Single maintenance – Consistency • Extend implementation to obtain semantic feedback uses uses Abstract grammar class Block { GEF uses Set<Block> pred(); defines Name analysis ... Visual Editor Cyclic connections } uses ... ... JastAdd RAG specification Attributed AST Compiler