Compilerbau

Inhalte

In der Geschichte der Informatik ist eine Vielzahl von Programmiersprachen entstanden. Diese erlauben es uns, Programme so eindeutig zu beschreiben, dass sie von einer Maschine ausgeführt werden können. Dabei besteht ein großer Abstand zwischen verschiedenen Hochsprachen, die für die Beschreibung von Algorithmen und Domänenwissen optimiert sind, und den verschiedenen Formen von Maschinensprache, die von einer (echten oder virtuellen) Maschine direkt ausgeführt werden können.

Dieser Abstand wird von Compilern und Interpretern überbrückt. In dieser Vorlesung beschäftigen wir uns mit Grundlagen und Umsetzung von Konzepten des Compilerbaus. Wir wollen dabei unter anderem die folgenden Fragen beantworten.

• Wie werden moderne Programmiersprachen beschrieben und implementiert?
• Wie funktionieren Compiler und Interpreter
• Wie werden hochsprachliche Konzepte in maschinennahe Darstellung umgesetzt?
• Wie kann man strukturierte Daten (wie z.B. Programmtexte) auf verschiedenen Ebenen darstellen und verarbeiten?

Im begleitenden Labor werden wir einen funktionsfähigen Compiler für eine einfache Sprache entwickeln.

Unterlagen

• Folienskript 2018 (Stand der Überarbeitung: 16.5.2018)
  • Vollversion
  • Handout
• Folienskript vom letzten Jahr (vollständig, aber es werden sich vermutlich mindestens Kleinigkeiten ändern!)
  • Vollversion
  • Handout
• Software-Dokumentation
  • Flex
  • Bison
• Übungsklausur (2015)
  • Klausur
  • Selbige mit Lösungen
• Klausur 2015
  • ...gleich mit Lösungen
• Übungsklausur (2018)
  • Klausur
  • Selbige mit Lösungen
• Beispielcode
  • Minimal C
    • Beispielprogramm
    • Rahmen zum Ausfüllen
  • Das flex-File aus der Vorlesung (Aufsummieren von Zahlen)
    • Eingabefile dazu (Beispiel)
  • Beispiel für Flex/Bison: Tischrechner
    • Der Bison-Code: scicalcparse.y
    • Der Flex-Code: scicalclex.l
    • Optional, aber bequem: Makefile
• Musterlösungen (zum Vergleichen, ausborgen, meckern)
  • Aufgabe 1: Zwei einfache Lösungen mit jeweils nur einem flex-File
  • Aufgabe 1: Komplexere Lösung mit mit sauberem Interface zwischen flex-Teil und dem Hauptprogramm
  • Aufgabe 2: Parser mit brauchbarer Fehler-Behandlung
  • Aufgabe 3: AST für nanoLang-Ausdrücke: Parser mit AST-Generierung und -Ausgabe (NANOEXPR.tgz)
  • Aufgabe 4: Header-Files für die Datentypen: types.h, symbols.h und Testprogramm tabletest.c
  • Aufgabe 5: Parsing und Symboltabellen bauen
• nanoLang
  • hello1.nano
  • hello2.nano
  • nanoLang Grammatik
  • Testprogramme: Syntaktisch falsch:
    • syntactic1.nano
    • syntactic2.nano
    • syntactic3.nano
  • Testprogramme: Grammatikalisch korrekt, aber semantisch falsch:
    • semantic1.nano
    • semantic2.nano
    • semantic3.nano
  • Testprogramme: Übersetzbar:
    • testprog.nano
    • testprog2.nano
    • testprog3.nano und generiertes testprog3.c
    • gcd.nano wird zu gcd.c
    • fib.nano wird zu fib.c