Grundkurs Compilerbau - Aus der Buchreihe »Informatik verstehen«. Ideal zum Selbststudium und für die Uni-Vorlesung - Ausgabe 2024

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 CompilerKonzepte und Paradigmen von ProgrammiersprachenLexikalische AnalyseSyntaxanalyseSemantische AnalyseVariablenallokationCode generierenCode optimierenAusblick und Forschungsfragen

Inhaltsverzeichnis:

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