Der Compilerbau ist eine der ältesten Disziplinen der Informatik, und ohne Compiler gäbe es keine Programmiersprachen, Frameworks oder Anwendungen. In diesem Fachbuch lernen Sie, wie Compiler funktionieren, und verstehen das Fundament der Programmiersprachen. Prof. Uwe Meyer bereitet Ihnen dazu die Grundlagen und die Funktionsweise des Compilerbaus modern und zeitgemäß auf und führt Sie von den Begriffsdefinitionen, Paradigmen und Konzepten der Programmiersprachen bis hin zur Generierung von Assemblercode und seiner Optimierung. Aus dem Inhalt: Sprache und Compiler Konzepte und Paradigmen von Programmiersprachen Lexikalische Analyse Syntaxanalyse Semantische Analyse Variablenallokation Code generieren Code optimieren Ausblick und Forschungsfragen
Ideal zum Selbststudium und als Vorlesungsbegleiter
Autorentext
Professor Uwe Meyer leitet das Institut für Programmiersprachen und ihrer Anwendung an der Technischen Hochschule Mittelhessen in Gießen. Er gibt dort u. a. Veranstaltungen zum Compilerbau und verteilte Systeme. In der Lehre ist ihm die enge Verbindung von Praxis und Theorie besonders wichtig. Sein Forschungsschwerpunkt ist die Anwendungen des Compilerbaus für reversible Sprachen.
Inhalt
Materialien zum Buch ... 12 Vorwort ... 13 1. Einleitung ... 15 1.1 ... Compiler und Sprache ... 15 1.2 ... Aufbau dieses Buches ... 19 2. Grundbegriffe der Programmiersprachen ... 29 2.1 ... Paradigmen ... 30 2.2 ... Konzepte der Programmiersprachen ... 37 2.3 ... Die Beispielsprache SPL ... 63 2.4 ... Zusammenfassung ... 76 2.5 ... Übungsaufgaben ... 77 3. Lexikalische Analyse ... 79 3.1 ... Einleitung ... 79 3.2 ... Lexikalische Elemente ... 80 3.3 ... Reguläre Ausdrücke ... 82 3.4 ... Endliche Automaten ... 90 3.5 ... Scanner-Generatoren ... 114 3.6 ... Zusammenfassung ... 129 3.7 ... Übungen ... 129 4. Syntaxanalyse ... 133 4.1 ... Einleitung ... 133 4.2 ... Grammatiken ... 135 4.3 ... Pumping-Lemma für reguläre Sprachen ... 143 4.4 ... Backus-Naur-Form ... 146 4.5 ... Ableitungsbäume ... 148 4.6 ... Top-Down-Parser ... 153 4.7 ... Bottom-Up-Parser ... 176 4.8 ... Fehlerbehandlung ... 200 4.9 ... Parsergeneratoren ... 201 4.10 ... Zusammenfassung ... 220 4.11 ... Übungen ... 222 5. Abstrakter Syntaxbaum ... 225 5.1 ... Einleitung ... 225 5.2 ... Attributierte Grammatiken ... 227 5.3 ... Erzeugung des AST für SPL ... 235 5.4 ... Zusammenfassung ... 250 5.5 ... Übungen ... 251 6. Semantische Analyse ... 253 6.1 ... Einleitung ... 253 6.2 ... Namensanalyse ... 255 6.3 ... Typanalyse ... 283 6.4 ... Semantische Analyse komplett ... 295 6.5 ... Vorgehen ... 296 6.6 ... Zusammenfassung ... 297 6.7 ... Übungen ... 299 7. Variablenallokation ... 301 7.1 ... Einleitung ... 301 7.2 ... Aktivierungsrahmen ... 303 7.3 ... Umsetzung im SPL-Compiler ... 318 7.4 ... Dynamische Speicherverwaltung ... 320 7.5 ... Erweiterungen für andere Sprachen ... 326 7.6 ... Zusammenfassung ... 331 7.7 ... Übungen ... 332 8. Codegenerierung ... 335 8.1 ... Einleitung ... 335 8.2 ... Ziel-Hardware ... 336 8.3 ... ECO32 ... 337 8.4 ... Codemuster ... 344 8.5 ... Umsetzung im SPL-Compiler ... 363 8.6 ... Zusammenfassung ... 364 8.7 ... Übungen ... 366 9. Optimierung ... 369 9.1 ... Einleitung ... 369 9.2 ... Grundlagen für die Optimierung ... 372 9.3 ... Kontrollflussanalyse ... 374 9.4 ... Datenflussanalyse ... 383 9.5 ... Lokale und globale Optimierungen ... 389 9.6 ... Schleifenoptimierungen ... 392 9.7 ... Sonstige Optimierungen ... 396 9.8 ... Static-Single-Assignment ... 405 9.9 ... Zusammenfassung ... 409 9.10 ... Übungen ... 411 10. Ausblick ... 413 10.1 ... AOT und JIT ... 413 10.2 ... Forschungsfelder im Compilerbau ... 414 Literaturverzeichnis ... 417 Index ... 425
Ideal zum Selbststudium und als Vorlesungsbegleiter
Autorentext
Professor Uwe Meyer leitet das Institut für Programmiersprachen und ihrer Anwendung an der Technischen Hochschule Mittelhessen in Gießen. Er gibt dort u. a. Veranstaltungen zum Compilerbau und verteilte Systeme. In der Lehre ist ihm die enge Verbindung von Praxis und Theorie besonders wichtig. Sein Forschungsschwerpunkt ist die Anwendungen des Compilerbaus für reversible Sprachen.
Inhalt
Materialien zum Buch ... 12 Vorwort ... 13 1. Einleitung ... 15 1.1 ... Compiler und Sprache ... 15 1.2 ... Aufbau dieses Buches ... 19 2. Grundbegriffe der Programmiersprachen ... 29 2.1 ... Paradigmen ... 30 2.2 ... Konzepte der Programmiersprachen ... 37 2.3 ... Die Beispielsprache SPL ... 63 2.4 ... Zusammenfassung ... 76 2.5 ... Übungsaufgaben ... 77 3. Lexikalische Analyse ... 79 3.1 ... Einleitung ... 79 3.2 ... Lexikalische Elemente ... 80 3.3 ... Reguläre Ausdrücke ... 82 3.4 ... Endliche Automaten ... 90 3.5 ... Scanner-Generatoren ... 114 3.6 ... Zusammenfassung ... 129 3.7 ... Übungen ... 129 4. Syntaxanalyse ... 133 4.1 ... Einleitung ... 133 4.2 ... Grammatiken ... 135 4.3 ... Pumping-Lemma für reguläre Sprachen ... 143 4.4 ... Backus-Naur-Form ... 146 4.5 ... Ableitungsbäume ... 148 4.6 ... Top-Down-Parser ... 153 4.7 ... Bottom-Up-Parser ... 176 4.8 ... Fehlerbehandlung ... 200 4.9 ... Parsergeneratoren ... 201 4.10 ... Zusammenfassung ... 220 4.11 ... Übungen ... 222 5. Abstrakter Syntaxbaum ... 225 5.1 ... Einleitung ... 225 5.2 ... Attributierte Grammatiken ... 227 5.3 ... Erzeugung des AST für SPL ... 235 5.4 ... Zusammenfassung ... 250 5.5 ... Übungen ... 251 6. Semantische Analyse ... 253 6.1 ... Einleitung ... 253 6.2 ... Namensanalyse ... 255 6.3 ... Typanalyse ... 283 6.4 ... Semantische Analyse komplett ... 295 6.5 ... Vorgehen ... 296 6.6 ... Zusammenfassung ... 297 6.7 ... Übungen ... 299 7. Variablenallokation ... 301 7.1 ... Einleitung ... 301 7.2 ... Aktivierungsrahmen ... 303 7.3 ... Umsetzung im SPL-Compiler ... 318 7.4 ... Dynamische Speicherverwaltung ... 320 7.5 ... Erweiterungen für andere Sprachen ... 326 7.6 ... Zusammenfassung ... 331 7.7 ... Übungen ... 332 8. Codegenerierung ... 335 8.1 ... Einleitung ... 335 8.2 ... Ziel-Hardware ... 336 8.3 ... ECO32 ... 337 8.4 ... Codemuster ... 344 8.5 ... Umsetzung im SPL-Compiler ... 363 8.6 ... Zusammenfassung ... 364 8.7 ... Übungen ... 366 9. Optimierung ... 369 9.1 ... Einleitung ... 369 9.2 ... Grundlagen für die Optimierung ... 372 9.3 ... Kontrollflussanalyse ... 374 9.4 ... Datenflussanalyse ... 383 9.5 ... Lokale und globale Optimierungen ... 389 9.6 ... Schleifenoptimierungen ... 392 9.7 ... Sonstige Optimierungen ... 396 9.8 ... Static-Single-Assignment ... 405 9.9 ... Zusammenfassung ... 409 9.10 ... Übungen ... 411 10. Ausblick ... 413 10.1 ... AOT und JIT ... 413 10.2 ... Forschungsfelder im Compilerbau ... 414 Literaturverzeichnis ... 417 Index ... 425
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