Animated Graphics Language

Trabalho desenvolvido em conjunto com:

• Luís Godinho 112959;
• Nuno Faria 112994;
• Diogo Guedes 114256;
• José Marques 114321.

Introdução

Relatório para a linguagem AG_L desenvolvido na unidade curricular de Compiladores 2023/2024.

Foi nos proposto, como projeto final, o desenvolvimento de uma linguagem de programação designada por AG_L (Animated Graphics Language), bem como as correspondentes ferramentas necessárias para a compilação da mesma, que permita a criação de programas numa linguagem de programação genérica (Python).

Esta linguagem tem como principal funcionalidade permitir a criação e manipulação de figuras gráficas 2D.

Também nos foi proposto desenvolvermos uma linguagem secundária, designada por _XAG_L, que permite auxiliar a linguagem AG_L.

No desenvolvimento do projeto, foi utilizada a ferramenta ANTLR4 como Parser Generator, implementado em Java para a linguagem principal, AG_L, e em Python para a linguagem secundária, _XAG_L.

Requisitos

Foram definidos 3 níveis para a realização deste projeto:

• Nível Mínimo;
• Nível Desejável;
• Nível Adicional;

Foi ainda sugerido a resolução de um desafio.

O nosso grupo conseguiu cumprir totalmente os requisitos definidos no nível mínimo, que consistem em:

• Definição de uma gramática para a linguagem AG_L que suporta:

  • Comentários de linha e de bloco;
  • Instanciação de uma vista (View);
  • Instanciação dos modelos gráficos base Dot, Line, Rectangle, Ellipse, Text, Arc, ArcChord e PieSlice;
  • Mover e alterar propriedades dos modelos gráficos;
  • Instanciação e expressões envolvendo os tipos de dados Integer, Number, Point, Vector, String e Time;
  • Construção with;
  • For loop;

• Verificação semântica da gramática;

• Definição e implementação de uma gramática secundária para a linguagem AG_L, _xAG_L;

Para o nível desejado, o nosso grupo conseguiu implementar todos os tópicos que foram definidos:

• Instanciação dos modelos gráficos base Polyline, Spline, Polygon e Blob;
• Mover e alterar propriedades dos modelos gráficos mencionados;
• Tipo de dados Boolean;
• Manipulação de expressões booleanas;
• While loop;
• Vetores em coordenadas polares;
• Criação de modelos (Model)
• Tipo de dados iterável Array, com mecanismos de instaciação, acesso e manipulação dos seus elementos (adição e remoção);

Para o nível adicional, o nosso grupo conseguiu implementar:

• Rotação de objetos Polygon;

Nível Mínimo

AG_L - Definição de view

view : View with {
[property] = [value];
...
}

Esta view pode ter properties como width, height, definição do ponto central da mesma, title e background.

AG_L - Instanciação de variáveis

var : varType = value;

Estas variáveis podem ter tipos como Integer, Number, String, Point, Vector.

AG_L - Instanciação de objetos

[var] : [object] at (x,y) with {
  [property] = [value];
  ...
}

Esta instanciação pode ser realizada de duas formas. Estas são atribuídas a uma variável, ou instanciação sem atribuição e podem ser de vários tipos, como Rectangle, Line, Ellipse, Arc, ArcChord, PieSlice, Text, Dot.

AG_L - Ações sobre a View e objetos

move [view/obj] by (x,y);

Mover uma view ou objeto por x e y pixels.

refresh view [after [time] ms/s];

Atualizar a view, ou seja, faz com que objetos que ainda não estavam visíveis se tornem visíveis. Caso seja especificado um tempo então a view só será atualizada após esse tempo.

wait mouse click;

Espera por um click do mouse para continuar a execução, este retorna o ponto da view onde foi clicado.

close view;

Fecha a view.

AG_L - Instrução de iteração

for [var] in [value]..[value] do {
	[other_instructions]
}

AG_L - Utilização de scripts

s : Script = “file.xagl”

Esta instrução instância o path para o ficheiro do script.

play s with {
	[var] = [my_var]
}

Esta instrução executa o scrip, onde são passadas as variáveis que irão atuar no script.

AG_L - Outras instruções

Construção with

with Identifier ['.'Identifier] do {
[property] = [value]
... 
}

Esta construção funciona de forma a que seja possível alterar vários atributos de um determinado objeto. Caso seja um modelo, é necessário aceder ao objeto dentro do mesmo que queremos modificar

Comando Print

print [value]

Com o print, é possível imprimir no terminal o valor de uma variável ou expressão, como um valor de um Array.

_XAG_L - Descrição da Linguagem

Para alem da diferença de a linguagem AG_L ser compilada e a linguagem _XAG_L ser interpretada, esta segunda também não possibilita a instalação de qualquer objeto, variável ou view, sendo apenas utilizada para atuar sobre itens já existentes. Além disso, esta linguagem, assemelha-se bastante à linguagem principal visto que as instruções são iguais, logo não iremos abordar as suas instruções no relatório.

Nível Desejável

AG_L - Objetos Novos

Para este nível, adicionamos novos objetos como Polyline, Spline, Polygon e Blob. Estes objetos são compostos por um ponto inicial e vários pontos sendo estes instanciados da seguinte forma:

[polytype] at (x,y) with {
  Point(x1,y1);
  Point(x2,y2);
  [property] = [value]
  ...
}

Dependendo do tipo de objeto, como o Spline e o Blob, devem ter as propriedades de Smoothing e Degree.

AG_L - Novos tipos de dados

Criamos um novo tipo de dados sendo estes os Booleans (true e false). A instanciação destes é realizada da mesma maneira da instanciação de qualquer outra variável, ou seja:

[var] : Boolean = [value];

AG_L - Controlo de Fluxo

Aqui, foram introduzidos dois tipos de instruções de controlo de fluxo. Ambos funcionam com condições ou com a utilização do tipo Boolean.

Instrução While

Esta itera sobre as intruções interiores enquanto que a condição seja verdadeira.

while [condition] do {
  [instruction]
  ...
}

Instrução If

Esta verifica se a condição passada é verdadeira e dependendo do resultado, esta pode realizar a instrução no seu interior ou continua a sua execução.

if [condition] do
  [intruction]
  ...
else if [condition] do
  [instruction]
  ...
else
  [instruction]
  ...
fi

AG_L - Definição de modelos

Estes são compostos por um conjunto de objetos, anteriormente descritos. A sua instanciação segue o modelo:

Pacman :: Model {
  face : PieSlice at (0,0) with {
    length = (50,50);
    fill = "pink";
    start = 30;
    extent = 300;
  }

  Ellipse at (20,35) with {
    fill = "black";
    length = (5,5);
  }
}

Este é um modelo Pacman, que é composto por uma PieSlice, que é atribuida à variavel face, e uma Ellipse. Contudo, este não é colocado na View até ser realizada a próxima instrução:

[var] : Pacman at (x,y);

ou seja, é colocado o centro do modelo no ponto especificado.

AG_L - Estrutura de dados

Para este nível foi adicionada a possibilidade de criar arrays, e de adicionar, remover e aceder aos valores nesse mesmo array.

Criação de um array.

[var] : Array = [<value>, <value>, ...];

Adição de um elemento ao array.

[var].add([value]);

Remoção de um elemento do array.

[var].remove([value]);

Acesso a um elemento do array.

<var>[<index>]

Este para além de ser acedido, pode ser atribuído a uma variável.

AG_L - Remoção de objetos da View

Adicionamos também uma instrução para remover objetos da view.

undraw [obj];

Nível Adicional

AG_L - Rotação de Polygon

rotate [Identifier] by [angle] degrees;

Esta instrução permite rodar um objeto Polygon por um determinado ângulo.

AG_L - Análise Semântica

Nesta secção, apresentamos uma explicação sucinta dos erros semânticos que encontramos e que são verificados pelo nosso analisador semântico.

• Verificação se os elementos do tipo Rectangle, Line, Ellipse possuem a propriedade comprimento;

• Verificação se os elementos Arc, ArcChord ou PieSlice possuem a propriedade comprimento, início e extend;

• Verificação se os elementos do tipo Text têm a propriedade Text;

• Verificação se as variáveis para a construção do with estão definidas;

• Verificação se o identificador do loop existe;

• Verificação da duplicação de um objeto;

• Verificação se a View tem todas as suas propriedades definidas;

• Verificação se o elemento inserido é do tipo instanciado;

• Verificação se os elementos do tipo Polygon e Polyline tem a propriedade pontos;

• Verificação se os elementos Blob e Spline tem as propriedades pontos, smoothing e degree;

• Verificação se uma certa View existe;

• Verificação se um input é do tipo desejado.

Notas

Execução

Para executar o projeto, é necessário:

• Executar o comando export PYTHONPATH=$PWD na pasta src/ do projeto;
• Criar um ficheiro .agl com o código a ser compilado;
• (Opcional) Criar um ficheiro .xagl com o código a ser utilizado como script no código principal;
• Executar o comando antlr4-build AGL.
• Executar o comando antlr4-build -python XAGL.
• Executar o comando antlr4-run < example.agl.
• Executar o comando python3 output.py.

Extras

• Os values referidos anteriormente podem ser valores, variáveis ou expressões matemáticas;