Programmiersprachen an der Technische Hochschule Nürnberg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Programmiersprachen an der Technische Hochschule Nürnberg

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Was ist der AST?

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Implementierung eines AST

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Unterschied zwischen statischem und dynamischen Binden
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Wie wird ein Gültigkeitsbereich Implementiert?

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Was ist eine id für ein Token?

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Wie wird ein Scanner implementiert?

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Was ist der Unterschied zwischen einem Interpreter und einem Compiler?
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Implementierung eines Parsers?

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Was macht ein Parser?

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Was versteht man unter Just-in-Time Übersetzung?

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Was macht einen schnellen Compiler aus?
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Was macht ein Scanner (lexikalische Analyse)

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Programmiersprachen

Was ist der AST?
Abstract Syntax Tree
Zwischencode mit Baumstruktur als reduzierte Form des Ableitungsbaums
Keine Satzzeichen
Operationen bilden Elternkronten, Operanden die Kinder

Sequenzen werden verkettet
Keine Deklarationen, sind in der Symboltabelle
Verwendete Namen sind durch Verweise in die Symboltabelle aufgelöst

Programmiersprachen

Implementierung eines AST
Symboltabelle, AST und Typbindung können gleich schritthaltend mit Syntaxanalyse erzeugt werden :
Ableitungsbaum unnötig

Erzeugung kann durch eine Attributgrammatik erfolgen:
  • Produktionen sind mit Codefragmenten attributiert, die 
  • Ast-Fragmente erzeugen
  • Symboltabelle aktualliseren
  • Typen und Fehler propagieren

Programmiersprachen

Unterschied zwischen statischem und dynamischen Binden
Statische Bindung:
  • Vom Compiler erzeugt in Symboltabelle gespeichert
  • Beispiele:
    • Name einer Variable
    • Wert einer Konstanten
    • deklarierter (statischer) Typ einer Variable
    • Viele absolute und relative Adresse

Dynamische Bindung:
  • Zur Laufzeit erzeigt im Speicher abgelegt
  • Beispiele:
    • Wert einer Variable
    • Dynamischer Typ einer Variable
    • Virtuelle Methode
    • Größe dynamisch allokierter Arrays

Programmiersprachen

Wie wird ein Gültigkeitsbereich Implementiert?
  • Durch ein Stackframe (auch Activation Record) implementiert
  • enthält im Gültigkeitsbereich definierte Variablen (Konstanten und Typen sind im Datensegment)
  • Gültigkeitsbereiche innerhalb einer Prozedur (Blöcke) werden durch den Compiler aufgelöst
  • Der Begriff Activation Record statt Stackframe lässt auch eine Implementierung auf dem Heap zu

Programmiersprachen

Was ist eine id für ein Token?
Id ist Ein Bezeichner Token zB Methodenname
Id(Factorial)

Programmiersprachen

Wie wird ein Scanner implementiert?
Deterministischer Endlicher Automat (DFA)

Programmiersprachen

Was ist der Unterschied zwischen einem Interpreter und einem Compiler?
Der Interpreter erstellt aus dem Quellcode und Input direkt einen Output (Skript Sprachen).
Der Compile Übersetzt den Quellcode in ein Maschinenprogramm und das Maschinenprogramm erzeugt aus Input einen Output

Programmiersprachen

Implementierung eines Parsers?
Parser ist Hauptprogramm des Compilers (syntax gesteuerte Übersetzung)
  • Fordert Tokens vom Scanner an
  • Jede erkannte Produktion erzeugt einen Knoten eines Ableitungsbaums
  • oft gleich einen reduzierten Baum für semantische Analyse, den AST (Abstract Syntax Tree)

Parser implementieren einen Kellerautomaten
  • Beruht auf Kontextfreier Grammatik
  • Verwendet i.d.R Tabelle mit Zustandübergangsfunktionen

Programmiersprachen

Was macht ein Parser?
Ein Parserr kümmert sich um die syntaktische Analyse. Er rekonstruiert einen Ableitungsbaum gemäß der kontextfreien Syntax der Sprache

Programmiersprachen

Was versteht man unter Just-in-Time Übersetzung?
1. Ahead-of-Time Übersetzung in Zwischencode. Erledigt aufwendige Verarbeitungsschritte wie Syntaxanalyse und Typprüfungen, erzeug einem Portable Zwischencode
2. Just-in-Time Übersetzung
Übersetzt den Zwischencode in für eine konkrete Hardware optimierten Maschinencode
I.dR schneller als Interpreter 
Aber: wegen JIT Compiler langsamerer Start

Programmiersprachen

Was macht einen schnellen Compiler aus?
Vermeidet mehrfache Läufe über das Programm
Vermeidet Datenstrukturen wie Token-Datei oder Ableitungsbaum
Übersetzt incremental nur geänderten Code

Programmiersprachen

Was macht ein Scanner (lexikalische Analyse)
Scanner zerlegt Programmtext in:
  • Token (lexikalische Einheiten)
    • Schlüsselwörter
    • Satzzeichen,Operatorsymbole
    • Bezeichner
    • Zahlen
    • Zeichenkettenkonstanten, Zeichenkonstanten...
werden an Parser Weitergeben.
  • Zeilenumbrüche, Leerraum, Kommentare, Präprozessoranweisungen... steuern Abgrenzung, Überspringung der Token für die nachfolgende Syntaxanalyse unwichtig

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