Johdanto. TIE448 Kääntäjätekniikka, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 8. syyskuuta 2009 TIETOTEKNIIKAN LAITOS. Johdanto. Luennoija.

Transkriptio

1 TIE448 Kääntäjätekniikka, syksy 2009 Antti-Juhani Kaijanaho TIETOTEKNIIKAN LAITOS 8. syyskuuta 2009

2 assistentti Antti-Juhani Kaijanaho matematiikan opiskelijaksi JY:oon 1997 tietotekniikan LuK 2001 (tutkielma roskienkeruusta) tietotekniikan FM 2002 (pro gradu eräästä ohjelmistotekniikan formaalista menetelmästä) jatko-opintojen aihepiiri funktiokielten toteutustekniikat

3 n kääntäjätekniikan kokemus keskeneräisiä kääntäjiä eri kielille mallikääntäjiä ohjelmointikielten periaatteet -kurssille 2004 ja 2007 C-esikääntäjä 2006 (pääosin toimiva, ei aktiivikäytössä) Agora BASIC -kääntäjä 2006 (minimaalisesti käyttökelpoinen; kehitys pysähtynyt muiden projektien varjossa)

4 n yhteystiedot työhuone Ag C416.1 (tavattavissa parhaiten iltapäivisin) vastaanotto ti työpuhelin (014) sähköposti IRC: Freenode,IRCnet,OFTC kurssin IRC-kanava IRCnet (kanava-avain kaantajat)

5

6 Lähiopetus Suoritus Lähiopetus Suoritus

7 Lähiopetus luentoja maanantaisin klo ja tiistaisin klo (yht. 58 h) pääsääntöisesti Ag C233.1 poikkeuksellisesti Ag C133.1 ti ja ti poikkeuksellisesti Ag D121.1 ti 6.10., ti ja ti ohjausta keskiviikkoisin klo Finland-mikroluokassa (AgB212.1) pääosin ei läsnäolopakkoa Lähiopetus Suoritus

8 Muistutus: influenssapandemia influenssa A (H1N1) todennäköisesti yliopistolla yleinen tänä lukuvuonna luennoija saattaa sairastua todennäköisesti viikon tauko opetuksessa vaikutus harjoitustyöaikatauluun todennäköinen opiskelijoita todennäköisesti sairastuu ehdottomasti ei luennoille jne kuumeisena tai nuhaisena yksi kuumeeton päivä ja muiden oireiden huippu ohitettu ennen yliopistolle palaamista sairastuminen hyväksytään force majeure -esteeksi muutokset harjoitustyöaikatauluun sovitaan tarpeen mukaan erikseen Lähiopetus Suoritus

9 Tehdään 2 3 hengen ryhmissä. Hyväksytty tulos arvostellaan asteikolla 2 4. koko ryhmän yhteinen arvolause arvosteluperusteina työn valmiusaste tehtyjen ratkaisujen onnistuneisuus ja omintakeisuus aiheen vaativuusaste koodin selkeys ja dokumentointiaste Lähiopetus Suoritus

10 Tentti Tenttipäivät ovat , ja Hyväksytty tentti arvostellaan asteikolla 1 2. kysymykset esseetyyppisiä, edellyttävät kokonaisuuden ymmärtämistä Lähiopetus Suoritus

11 Kurssin arvolause Hyväksyttyyn suoritukseen vaaditaan hyväksytty tentti tai hyväksytty harjoitustyö. Arvolause (1 5) saadaan laskemalla tentin ja harjoitustyön arvolauseet yhteen. Lähiopetus Suoritus

12

13 Peruskysymys Mitä hyötyä on kääntäjätekniikastan opiskelusta, jos ei aio kääntäjäteknikoksi?

14 tekeminen on haasteellista Kääntäjäprojektin tekeminen kehittää ohjelmointi- ja projektinhallintataitoja. Onnistunut kääntäjäprojekti on vahva näyttö osaamisesta.

15 Teoria ja käytäntö kohtaavat Kääntäjä on käytännönläheinen ja hyödyllinen ohjelma. sisällä jylläävät algoritmit ja tietorakenteeet ovat epätriviaaleja ja pitkän tutkimustyön huipentumia. Kääntäjätekniikka oli tietojenkäsittelytieteen merkittävä tutkimusalue ja 1970-luvuilla. Nykyisin tutkimus keskittyy hienosäätöön ja tämän kurssin sisältöön kuulumattomiin optimointitekniikoihin.

16 Näkemystä kääntäjien toimintaan Kääntäjätekniikan tuntemus auttaa ymmärtämään teollisten kääntäjien aivoituksia. Olemassaolevia kääntäjiä ja kieliä oppii siten käyttämään paremmin.

17 Kääntäjätekniikka ei ole vain kääntäjiä varten Määritelmä Tietokonekieli on kieli, joka on tarkoitettu tietokoneen ymmärrettäväksi. Esimerkkejä monet dokumenttitiedostomuodot (.doc,.xml,.html,.odt,... ) useimmat sovellustason verkkoprotokollat (HTTP, ESMTP, NNTP, XMPP,... ) konfiguraatiotiedostot määrittelykielet (B, Z, VDM,... ) ohjelmointikielet

18

19 Konekieli Konekieli on tietokonekieli, jota tietokoneen keskusyksikkö ymmärtää sellaisenaan. Mikrokoodi Käytännössä konekieltä ei ymmärrä suoraan rauta, vaan keskusyksikön sisällä on ns. mikrokoodilla kirjoitettu tulkki tai JIT-kääntäjä. Tämä ei kuitenkaan näy ohjelmoijalle.

20 Instruction Set Architecture Konekieliä on erilaisia, ja tietokoneet jaetaan eri luokkiin (instruction set architecture eli ISA, suomeksi yleensä käskykanta-arkkitehtuuri) sen mukaan, mitä konekieltä kukin hallitsee: Tunnetuin on PC-koneiden x86(-32) eli IA32. PC:issä yleistymässä on x86-64 eli AMD64. Mobiililaitteissa yleisin on ARM. Macintosh-koneissa on tavallisesti m68k tai PowerPC luvun kotitietokoneissa usein 65xx, Z80 tai m68k ja 1990-lukujen työasemissa yleinen SPARC. Teollisessa käytössä on kuitenkin useita kymmeniä erilaisia ISA:ita.

21 Konekielten yleispiirteitä erittäin yksinkertainen tyypittömyys ( kaikki on sanoja ) rekisterit alkeistoimituksiin rajoittuminen abstraktiokeinojen puute

22 Konekielen Konekielinen ohjelma on jono käskyjä Kukin käsky koostuu (tavallisesti) operaatiokoodista eli opkoodista (engl. opcode) sekä 0 3 operandista: Käskyjen koodaustapa riippuu ISA:sta. Esimerkiksi IA32:ssa kolmitavuinen käsky 80 F1 12 käskee XORraamaan luvun 18 ja erään rekisterin arvon ja tallettamaan tuloksen ko. rekisteriin.

23 Symbolinen konekieli Tunnetaan myös nimellä assembly. Ihmisen luettavaksi tarkoitettu konekielen esitystapa. Yksi käsky esitetään yhdellä rivillä. Kullakin opkoodilla on lyhyt nimi eli muistikas (engl. mnemonic). Operandit esitetään havainnollisella tavalla. Yksinkertainen kääntäjä, ns. assembler, kääntää symbolisen konekielen konekieleksi. Joka ISA:lla on oma assemblynsä, joillakin on jopa useampia.

24 Esimerkki, osa I: C-kielinen ohjelma unsigned long str2ulong(char const * s) { unsigned long rv = 0; for (/**/; *s!= 0; s++) { rv = 10 * rv + (*s - 0 ); } return rv; }

25 Esimerkki, osa II: IA32:n AT&T-assembly.text.p2align 4,,15.globl str2ulong.type str2ulong: pushl %ebp xorl %edx, %edx movl %esp, %ebp movl 8(%ebp), %ecx movzbl (%ecx), %eax testb %al, %al je.l8.p2align 4,,15.L6: movsbl %al,%eax incl %ecx leal (%edx,%edx,4), %edx leal -48(%eax,%edx,2), %edx movzbl (%ecx), %eax testb %al, %al jne.l6.l8: popl %ebp movl %edx, %eax ret

26 Esimerkki, osa III: UltraSparc-assembly.section ".text".align 4.global str2ulong.type str2ulong, #function.proc 016 str2ulong:!#prologue# 0!#PROLOGUE# 1 ldub [%o0], %o4 sll %o4, 24, %g1 cmp %g1, 0 be.ll8 mov 0, %o3 mov %g1, %o4.ll6: add %o0, 1, %o0 ldub [%o0], %g1 sra %o4, 24, %o5 sll %g1, 24, %g1 orcc %g1, 0, %o4 sll %o3, 2, %g1 add %g1, %o3, %g1 add %g1, %g1, %o3 add %o3, %o5, %g1 bne.ll6 add %g1, -48, %o3.ll8: retl mov %o3, %o0

27 Esimerkki, osa IV: PowerPC-assembly.section ".text".align 2.globl str2ulong.type str2ulong: mr 11,3 lbz 0,0(11) li 3,0 cmpwi 0,0,0 bclr 12,2.L6: slwi 9,3,3 add 9,9,3 add 9,9,3 addi 9,9,-48 add 3,0,9 lbzu 0,1(11) cmpwi 0,0,0 bc 4,2,.L6 blr

28 Konekielen tyypit Konekielessä kaikki data on eri mittaisia bittijonoja. Kohdedatan pituus ja tulkinta riippuvat täysin opkoodista. Tyyppitarkastusta ei ole. tyypillisiä konekielen tyyppejä: n-bittinen etumerkitön kokonaisluku (aritmetiikka modulo 2 n ) n-bittinen etumerkillinen kokonaisluku (kahden komplementti) n bitin bittijono n bitin IEEE-liukuluku n = 8, 16, 32, 64 (paitsi liukuluvuilla n = 32, 64)

29 Tavallisimmat operandit Välitön operandi (immediate operand) Operandi on käskyyn sisältyvä lukuvakio. Rekisterioperandi (register operand) Operandi on rekisteri. Suora osoitus (direct addressing) Operandi on muistipaikka, jonka osoite sisältyy käskyyn. Epäsuora osoitus (indirect addressing) Operandi on muistipaikka, jonka osoite saadaan laskemalla yhteen rekisterin arvo ja käskyyn sisältyvä (etumerkillinen) lukuvakio.

30 Rekisterit keskusyksikön sisällä olevia nimettyjä muistiyksiköitä rekisterin käyttö olennaisesti muistin käyttöä nopeampaa joissakin ISA:issa laskenta mahdollista vain rekistereissä erittäin rajattu määrä, kourallisesta muutamaan kymmeneen 32-bittisiä kokonaislukurekistereitä IA32:ssa 8 kpl 32-bittisiä yleisrekistereitä ARM:ssa 16 kpl 64-bittisiä kokonaislukurekistereitä AMD64:ssa 16 kpl 64-bittisiä yleisrekistereitä SPARC:ssa 32 kpl

31 Käskylajit aritmeettiset alkeisoperaatiot bitittäiset alkeisoperaatiot ehdolliset ja ehdottomat hypyt muistinkäsittelyoperaatiot

32

33 Kääntäjä, lähdekieli ja kohdekieli Määritelmä Kääntäjä (engl. compiler) on tietokoneohjelma, joka ottaa yhdellä kielellä (lähdekieli, engl. source language) kirjoitetun tietokoneohjelman syötteenään ja tuottaa tulos saman tietokoneohjelman kirjoitettuna jollakin toisella kielellä (kohdekieli, engl. target language). Huomautus Usein kohdekieli on jokin konekieli tai symbolinen konekieli, mutta ei aina. Huomautus Tavallisesti kohdekieli on lähdekieltä yksinkertaisempi. Jos tilanne on päinvastainen ja kääntäjä pyrkii idiomaattiseen kohdekoodiin, puhutaan takaisinkääntäjästä (engl. decompiler).

34 Isäntäkieli Määritelmä Kieli, jolla kääntäjä itse on kirjoitettu, on sen isäntäkieli (engl. host language). Huomautus Toisinaan kääntäjän isäntäkieli ja lähdekieli ovat (olennaisilta osin) sama kieli. Tällöin kääntäjän odotetaan kykenevän kääntämään itsensä; tällainen kääntäjä on itsensä isännöivä (engl. self-hosting).

35 Isäntäarkkitehtuuri Määritelmä ISA, jossa kääntäjä on suoritettavissa, on sen isäntäarkkitehtuuri (engl. host architecture). Huomautus Tavallisimmin isäntäarkkitehtuuri on sama kuin kohdekieli. Jos näin ei ole, kääntäjä on ristiinkääntäjä (engl. cross-compiler).

36 Bootstrapping Määritelmä Prosessi, jolla itsensä isännöivä kääntäjä saadaan käännetyksi suoritettavaan muotoon, on nimeltään bootstrapping. Luentotehtävä Olet suunnitellut uuden ohjelmointikielen, ja haluat kirjoittaa sille itsensä isännöivän kääntäjän. Kuinka bootstrapping voisi onnistua?

37

38 Klassinen kääntäjän liukuhihna lähdeohjelma SELAAJA sanasjono JÄSENTÄJÄ VÄLIKOODIN GENEROIJA KOHDEKOODIN GENEROIJA puu välikoodi kohdeohjelma TARKASTAJA SOKERINPILKKOJA OPTIMOIJA OPTIMOIJA

39 Selaaja... lekseri, selain, palastelija, tokenisoija,... syötteenä lähdeohjelmaa esittävä merkkijono tulosteena jono sanasia (engl. token), pienimpiä merkityksellisiä osia, vrt. sanat suomen kielessä; tyypillisesti: kokonaislukuvakio 521 merkkijonovakio "kissa" välimerkki ; luokan nimi Window muuttujan nimi it avainsana while Välilyönnit ym. eivät yleensä ole sanasia. Selaaja voi myös antaa virheilmoituksia ja varoituksia sekä hylätä ohjelman virheellisenä.

40 Jäsentäjä... parseri, parsija, syntaktinen analysaattori,... syötteenä selaajan tuottama sanasjono tulosteena puu eli abstrakti jäsennyspuu tieto, joka kuvaa ohjelman (staattisen) loogisen rakenteen kukin sisäsolmu edustaa operaatiota ja sen lapsisolmut sen operandeja Jäsentäjä voi myös antaa virheilmoituksia ja varoituksia sekä hylätä ohjelman virheellisenä.

41 Tarkastaja... semanttinen analysoija, staattinen tarkastaja,... syötteenä jäsentäjän tai sokerinpilkkojan tuottama puu tulosteena sama puu (mahdollisesti täydennettynä) tarkastaa, että ohjelmassa ei ole mitään sellaisia virheitä, joiden takia kääntäminen tulisi keskeyttää, esimerkiksi: muuttujaa käytetään ennen määrittelyä (jos kieli tämän kieltää) funktiolle annetaan väärä määrä parametreja tyyppimäärittelyt ovat keskenään ristiriitaisia myös usein lisää puuhun muistiinpanoja, esimerkiksi tyyppi-informaatiota Tarkastaja on viimeinen osa, joka voi hylätä ohjelman virheellisenä. Myöhemmät osat olettavat koodin olevan virheetöntä.

42 Sokerinpilkkoja engl. desugarer ei ole kaikissa kääntäjissä syötteenä jäsentäjän tai tarkastajan tuottama puu Valinta riippuu kääntäjästä. Sokerinpilkkojan sijoittaminen tarkastajan jälkeen on käyttäjäystävällistä mutta monimutkaistaa tarkastajaa. tulosteena puu Pilkkoo käyttömukavuutta lisääviä rakenteita (eli syntaktista sokeria) yksinkertaisempiin osiin; esimerkiksi: for (int i = 0; i < n; i++) { s(i); } { int i = 0; while (i < n) { s(i); i++; } }

43 Välikoodin generoija engl. intermediate code generator syötteenä tarkastajan ja sokerinpilkkojan läpikäymä puu tulosteena ohjelma välikielellä esitettynä Välikieli on samalla abstraktiotasolla kuin kohdekieli mutta yksinkertaisempi ja säännöllisempi. esim. rajatun rekisteristön sijasta käytetään rajatonta väliaikaismuuttujien joukkoa Jotkut kääntäjät lopettavat kääntämisen tähän ja luovuttavat välikoodin tulkattavaksi ns. virtuaalikoneelle.

44 Optimoija syö ja tulostaa välikoodia tai syö ja tulostaa kohdekoodia koostuu tavallisesti monesta erillisestä osasta Analyysiosat tutkivat koodia ja tekevät siitä päätelmiä, joista sitten tehdään muistiinpanoja koodiin jatkokäyttöä varten. Muokkausosat muuttavat koodia analyysiosien tekemien havaintojen perusteella. monesti iteroidaan useita kertoja Tällä kurssilla opimointia tarkastellaan lähinnä vain tehokkaan rekisteriallokaation osalta.

45 Kohdekoodin generoija engl. (target) code generator syö välikoodia tulostaa kohdekoodia jos naiivi, tarvitsee usein kohdekoodin optimoijan (tyypillisesti ovisilmäoptimoija) kaverikseen

46 päät Etupää, engl. front end etupää on se osa kääntäjästä, joka on tekemisissä lähdekielen erityispiirteiden kanssa selaaja, jäsentäjä, tarkastaja, sokerinpilkkoja sekä välikoodin generoija. Välipää, engl. middle end välipää on se osa kääntäjästä, joka ei ole sen paremmin lähdekielen kuin kohdekielenkään kanssa tekemisissä suuri osa välikoodin optimoijasta. Takapää, engl. back end takapää on se osa kääntäjästä, joka on tekemisissä kohdekielen erityispiirteiden kassa kohdekoodin generoija, kohdekoodin optimoja sekä mahdollisesti osa välikoodin optimoijasta.

47 Kääntäjäkokoelmat Taitavasti laadittu välipää mahdollistaa etupäiden ja takapäiden vaihtamisen tarvittaessa. Tyypillinen esimerkki on GNU Compiler Collection (GCC). C++-etupää Java-etupää C#-etupää yhteinen välipää IA32-takapää ARM-takapää PowerPC-takapää Kääntäjä, jonka takapää on vaihdettavissa, on tähdättävä kääntäjä, engl. retargetable compiler.

48 vaihejako Vaihe (engl. pass) tarkoittaa ohjelman (sen esitystavasta riippumatta) läpikäyntiä kerran. Monet kääntäjän eri osat (esimerkiksi selaaja ja jäsentäjä) voidaan liittää toisiinsa limittäin siten, että niiden väliin ei muodosteta koko ohjelman kattavaa välitietotta. Tällöin ne muodostavat saman vaiheen. Toisaalta sama kääntäjän osa (tyypillisesti optimoija) saattaa käydä ohjelman läpi useamman kerran, jolloin se muodostaa useamman vaiheen. Menneinä aikoina kääntäjä saattoi olla koneiden resurssipulan vuoksi jaettu useaksi eri ohjelmaksi (kukin yksi vaihe), ja ne kommunikoivat keskenään massamuistin välityksellä. Tällöin vaiheiden määrän minimointi oli kannattavaa.

49 Kääntäjä osana käännöstyökalustoa Nykyaikana kääntäjät tuottavat harvoin suoraan ajettavaa ohjelmaa. Tulos on yleensä joko symbolista konekieltä tai linkittämätön konekielinen ohjelmayksikkö. lähdekielinen ohjelma ohjelmakirjastot KÄÄNTÄJÄ ASSEMBLER LINKITTÄJÄ ajettava ohjelma

50 ajuri lyhyt ohjelma, joka yhdistää kääntäjän vaiheet sekä kääntäjän ulkopuoliset välineet (assembler, linkkeri) helpottaa kääntäjän käyttämistä esim. komento gcc ei ole kääntäjä, vaan ajuri

51

52 Tulkki vs kääntäjä lähdeohjelma TULKKI tuloste syöte lähdeohjelma KÄÄNTÄJÄ syöte kohdeohjelma tuloste syöte syöttö syöjä tulostaja tulostus tuloste

53 Klassinen tulkki ei työstä ohjelmaa etukäteen mitenkään suorittaa ohjelmaa sitä mukaa kuin sitä lukee tekee hypyt siirtämällä syötteen lukukohtaa simuloi siis ko. kieltä suoraan ymmärtävää tietokonetta siksi kutsutaan myös virtuaalikoneeksi tällainen tulkki mahdollinen vain yksinkertaiselle lähdekielelle

54 Moderni tulkki sisältää kääntäjän etupään keskipään ja takapään tilalla välikielen klassinen tulkki välikieltä kutsutaan usein tavukoodiksi lähdekielinen ohjelma ETUPÄÄ tavukoodi syöte VIRTUAALIKONE tuloste

55 Tehtävänanto Suunnitelma Tehtävänanto Suunnitelma

56 n idea Muodostetaan 2 3 hengen ryhmiä. Kukin ryhmä laatii kurssin loppuun mennessä toimivan kääntäjän. Työ jakaantuu seitsemään inkrementtiin. Kunkin inkrementin aluksi luennolla käydään läpi ko. inkrementin teoria. Kunkin inkrementin lopuksi pidetään maanantailuennon paikalla seurantapalaveri, jossa katsotaan, miten kukin ryhmä on onnistunut. Inkrementin pituus 3 viikkoa, mutta inkrementit etenevät limittäin. Tehtävänanto Suunnitelma

57 Alustava aikataulu luennot (kpl) seuranta A (2) B Jäsennys (3) C Staattiset tarkistukset (3) D Välikielet (3) E Staattinen analyysi (3) F Naiivi koodigenerointi (3) G Fiksu koodigenerointi (3) H (2) Huomaa: muutokset ovat mahdollisia. Seurantaluennoilla on harjoitustyötä tekevien syytä olla paikalla (poislukien force majeure -esteet) Tehtävänanto Suunnitelma

58 Inkrementti A: ensimmäinen luento 7.9. seurantapalaveri tehtävänä muodostaa ryhmä ja laatia harjoitustyösuunnitelma Tehtävänanto Suunnitelma

59 Inkrementti B: Jäsennys ensimmäinen luento seurantapalaveri tehtävänä toteuttaa kääntäjän selaaja ja jäsentäjä Tehtävänanto Suunnitelma

60 Inkrementti C: Staattiset tarkistukset ensimmäinen luento seurantapalaveri tehtävänä toteuttaa tarkastaja ja mahdollinen sokerinpilkkoja Tehtävänanto Suunnitelma

61 Inkrementti D: Välikielet ensimmäinen luento seurantapalaveri tehtävänä määritellä välikieli ja toteuttaa välikielen generoija tähän inkrementtiin on lupa lopettaa, jos B D hyvin tehty harjoitustyön arvolause tyypillisesti 2 Tehtävänanto Suunnitelma

62 Inkrementti E: Staattinen analyysi ensimmäinen luento seurantapalaveri tehtävänä toteuttaa myöhemmin tarkemmin esiteltävät välikoodin optimoijan analyysiosat Tehtävänanto Suunnitelma

63 Inkrementti F: Naiivi koodigeneraattori ensimmäinen luento seurantapalaveri tehtävänä toteuttaa yksinkertainen kohdekoodin generaattori tarkoitus on, että kääntäjä tuottaa tämän vaiheen päätteeksi toimivaa koodia harjoitustyön arvolause tyypillisesti 3 Tehtävänanto Suunnitelma

64 Inkrementti G: Fiksu koodigeneraattori ensimmäinen luento seurantapalaveri tehtävänä toteuttaa myöhemmin tarkemmin esiteltävät välikoodin optimoijan analyysiosat sekä täydentää kohdekooin generaattoria iottamaan tästä hyöty irti Tehtävänanto Suunnitelma

65 Inkrementti H: Valmis harjoitustyö Luennot ovat varalla aikataulun lipsumisen varalta; jos lipsumista ei esiinny, ne käytetään kertaukseen ym. Inkrementti on tarkoitettu harjoitustyön viilaukseen: debuggaus, posliinin asentaminen jne. Ei seurantapalaveria; työ palautetaan luennoijalle arvioitavaksi viimeistään Arvio valmistuu viimeistään Tehtävänanto Suunnitelma

66 Huomautus aikataulusta Kurssi järjestetään ensimmäistä kertaa, joten aikataulu on lähinnä alustava arvio. Aikataulua tarkistetaan kurssin edetessä. Tehtävänanto Suunnitelma

67 Suunnitelmassa on oltava kääntäjän työnimi ryhmäläisten nimet ja yhteystiedot (vähintään sähköpostiosoite) lähdekielen alustava määrittely (myös alustavia esimerkkiohjelmia) kohdekielen alustava määrittely isäntäkielen valinta mahdollisesti vaatimusten prioriteettijärjestys ryhmän vastuualuejako alustava testaussuunnitelma Tehtävänanto Suunnitelma

68 Lähdekieli suositeltavaa ottaa olemassaoleva ohjelmointikieli pohjaksi suunnitelmassa hahmoteltava poikkeamat pohjaksi otetusta kielestä Kurssin aikana keretään todennäköisesti toteuttaa vain osa kielestä, joten halutut ominaisuudet on hyvä priorisoida. Tehtävänanto Suunnitelma

69 Lähdekielen vaatimukset Pakollisia (korkein prioriteeti): lukukelpoinen (ei siis binäärimössöä) kommentit vähintään kaksi eri tietotyyppiä (tyyppivirheet huomattava viimeistään ajon aikana) kokonaislukuaritmetiikka valintojen tekeminen (if tai muu vastaava) toisto (silmukka tai muu vastaava) paikalliset muuttujat parametrisoitavat aliohjelmat (esim. funktiot tai metodit) Tehtävänanto Suunnitelma

70 Hyviä kohdekieliä 1. simuloidussa ympäristössä suoritettava RISC-tyyppinen (symbolinen) konekieli Donald E. Knuthin MMIX (simulaattori asennettu mikroluokkiin) ARM (simuloituna) MIPS (simuloituna) PowerPC (simuloituna) Sparc (simuloituna) 2. aidossa ympäristössä suoritettava (symbolinen) konekieli IA-32 (hankala, erityisesti liukulukujen käsittelyssä) AMD64 PowerPC ARM 3. standardoitu välikieli (ei suositella turhan helppoa) LLVM JVM Parrot CIL Tehtävänanto Suunnitelma

71 Isäntäkielen valinnasta mikä tahansa ohjelmointikieli, jonka tulkkaaminen tai kääntäminen onnistuu luentosalissa (viimeistään omalla läppärillä) kiinnitä huomiota: Kuinka hyvin kieli tukee laajojen ohjelmien tekemistä? Kuinka helppoa sillä on käsitellä puu- ja graafitietorakenteita? Onko sille olemassa kielioppityökaluja (vrt. yacc, CUP)? Kuinka hyvin osaat kieltä jo valmiiksi? Suosittelen Haskellia ja muita ML-suvun kieliä (SML, OCaml), vain jos osaat niitä jo valmiiksi. Tehtävänanto Suunnitelma

72 Vastuun jako Ryhmässä on hyvä jakaa seuraavat vastuut: ryhmänjohtaja, joka huolehtii siitä, että tekeminen etenee ja ratkaisee kiistat siitä, kuka tekee mitäkin (lähde)kielitsaari, joka ratkaisee kiistat lähdekielen ominaisuuksista testi-inkvisiittori, joka vastaa testauksen kattavuudesta kohdekieliguru, joka tutustuu kohdekielen saloihin ja selvittää tarvittaessa vastaukset kohdekieltä koskeviin kysymyksiin työkaluguru, joka tutustuu valittuihin työkaluihin ja selvittää tarvittaesa vastaukset työkaluja koskeviin kysymyksiin Luonnollisesti samalla henkilöllä voi olla useita rooleja. Jokainen tietenkin osallistuu itse tekemiseen! Tehtävänanto Suunnitelma

73

74 Luennoilla mallina käytettävä esimerkkikääntäjä. Lähdekieli on C-kielestä mallia ottava kieli, joka tukee yksinkertaista olio-ohjelmointia ja yksinkertaista innokasta funktio-ohjelmointia. Kohdekielenä on AMD64:n symbolinen konekieli (nasm) Linuxissa. Isäntäkielenä on Java koska se on kaikille toivottavasti tuttu. En varsinaisesti suosittele.

75 Lähdekieli neljä sisäänttua tyyppiä: void (kuten C:ssä), bool (true ja false), byte (0 255) ja int (64 bittiä, etumerkillinen) taulukot pääosin kuten C:ssä funktiot pääosin kuten C:ssä sisäkkäiset funktiot sallittuja ylikuormitus kuin Javan metodeilla yksinkertaiset luokat ei moniperintää, ei Javan kaltaisia rajapintoja syntaksi kuin Javassa metodien ylikuormitus kuten Javassa rakentimet kuin Javassa roskienkeruu, ei finalisoijaa ei parametrisoituja tyyppejä

76 Hello, World! void main() { print("hello"); }

77 Kissa naukuu class Elain { public void aantele(); } class Kissa extends Elain { public void aantele() { print("miau!") } } void main() { Elain foo = new Kissa(); foo.aantele(); }

78 Taulukko-mapsum int mapsum(int(int) f, int[] a, int n) { int rv = 0; for (int i = 0; i < n; i = i + 1) { rv = rv + f(a[i]); } return rv; }

79 Testaussuunnitelma yksikkötestausta junitilla esimerkkiohjelmakokoelma

80

81 Seuraava deadline maanantai klo 12 ryhmä muodostettu ja harjoitustyösuunnitelma laadittu