VU Software Paradigmen 716.060 / SS 2011

Institute for Software Technology

VU Software Paradigmen716.060 / SS 2011

Alexander FelfernigInstitut für Softwaretechnologie

[email protected]

Institute for Software Technology 2

Lehrziele

Vermittlung von einführenden Kenntnissen des Compilerbaus (Analyse der Programmsyntax) und der Ausführungskonzepte von Programmiersprachen (Semantik)

Verstehen und Entwickeln von einfachen Compilern

Verstehen von Sprachsemantiken


Inhalt

Organisatorisches Aufbau der LV Benotung

Ziele und Inhalt


Organisatorisches

VU (3 Wochenstunden) Vorlesungsteil (2 Wochenstunden)

Jeweils Dienstag, 9:30-11:00 (s.t.), HS I12 Prüfungstermin: 28.6.2011 Nachklausur: Ende September 2011

Übungsteil (1 Wochenstunde) Jeweils Montag, 16:00-17:30 (s.t.), HS I1

(Verbundhörsaal; Ausnahme: 14.3. HS I12)

LV mit „immanentem Prüfungscharakter“


TermineDI, 1.3 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 8.3. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 15.3. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 22.3. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 29.3. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 5.4. 9:30-11:00 entfällt.

DI, 12.4. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 10.5. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI 17.5. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 24.5. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 31.5. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 7.6. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 21.6. 9:30-11:00 HS I12 / s.t.

DI, 28.6. 8:00-11:00 Prüfung


Übung

Organisatorisches wird in der 1en Übungseinheit besprochen: MO, 7.3., 16.00 – 17.30 (s.t.), HS I1 (Verbundhörsaal)

Kontakt: [email protected]


Benotung

Note setzt sich zusammen aus: Anzahl der gelösten Aufgaben und deren

Bewertung (1/3) (jedes Übungsblatt > 50%) Schriftliche Prüfung

Bewertung (2/3) (> 50%)

Positive Note bei>50 %


Anmeldung

UE-Teilnahme

Endklausur

NachterminEndklausur

Positiv

PositivPositives Zeugnis

Negatives Zeugnis

Kein Zeugnis

JA

NEIN

NEIN

JA

JA

START

Abmeldung


Bei Fragen…

Vor der VU

Sprechstunde nach Vereinbarung

[ E-Mail: [email protected] ]

[ Telefon: DW 5710 ]


Unterlagen

Lehrveranstaltungsverlauf unter http://www.ist.tugraz.at/swp11.html

Folien Skriptum Übungsangaben

SWP Newsgroup @ TUGtu-graz.lv.swp

Buchempfehlungen


Ziele der LV

Sprachdefinition Syntax Semantik von Programmiersprachen

Konzepte von Programmiersprachen Auswertung von Programmen Struktur von Programmen

Entscheidungsprobleme


Grober Ablauf (I)

Syntax

BNFBNFSprachhierarchieSprachhierarchiePrinzipienPrinzipien


Grober Ablauf (II)

Semantik

Funktionale SprachenFunktionale SprachenImperative SprachenImperative SprachenLogikorientierte SprachenLogikorientierte SprachenOO SprachenOO Sprachen


Grober Ablauf (III)


HalteproblemÄquivalenzproblemHalteproblemÄquivalenzproblem


Grober Ablauf (IV)

Prog.sprachen-konzepte

ModulesModulesLibrariesLibrariesComponentsComponentsAspects,...Aspects,...


Überblick


Klassifikation von Sprachen

Syntaktische Kriterien / Grammatik Wie wird ein Programm strukturiert? Ist die Sprache einfach zu lernen? Unterstützt eine Sprache die

Programmierung großer SW-Systeme? ...

Semantische Kriterien Auswertung von Programmen


Semantik? Bedeutung (der Konstrukte) einer

Sprache

„Die Bank von Peter.“

a = b + c

Zuweisung, Bedingung, Gleichung.

Sitzbank Geldinstitut


Bedeutung von Programmen

Was berechnet das obige SML-Programm ?

fun test (x,y) = if x=0 then 0else y + test(x-1,y);


Vergleich mit math. Definition

(Induktive) Definition der Multiplikation

test implementiert die Multiplikation!

otherwiseyxy

xifyx

)*)1((

)0(0*


Logik-orientierte Programme

Prädikatevater(X,Y) ... X ist der Vater von Y

Regeln

can_fly(X) :- bird(X). Anfragen

can_fly(papagei).


Prolog-Programmbeispiel

Formalisieren Sie mit Hilfe von vater das Prädikat grossvater(X,Y), das wahr ist, wenn X der Großvater von Y ist.

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Formalisieren Sie mit Hilfe von vater das Prädikat grossvater(X,Y), das wahr ist, wenn X der Großvater von Y ist.

„X ist der Großvater von Y wenn X der Vater von Z ist und Z der Vater von Y.“

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„X ist der Großvater von Y wenn X der Vater von Z ist und Z der Vater von Y.“

grossvater(X,Y) :- vater(X,Z),vater(Z,Y).


Anfragen

Anfrage grossvater(franz,otto) muß Ja (True/Yes) liefern.

vater(franz,karl).vater(karl,otto).

grossvater(franz,otto) ?


Semantik von Imperativen Sprachen?

Definition über die Interpretation der einzelnen Statements. Die Statements führen dabei zu Zustandsänderung des Programms.

void change(int x,y) {int z = x;x = y;y = z;

}


Semantik von Imperativen Sprachen?

Was passiert hier bei Auswertung der einzelnen Statements?

void change(int x,y) {int z = x;x = y;y = z;

}


Semantikfunktion

Interpretation eines Statements s[[s]]: env env

Environment: env: VAR D env(x)D

wobei x eine Variable ist und D der Wertebereich (Domain) von x ist.


Beispiel [[x = e]] () = ‘ mit

‘(y) = (y) für alle yx ‘(x) = [[e]] ()

[[x]] () = (x) für xVAR

{(x)=1, (y)=2}z = x;{(x)=1, (y)=2, (z)=1}x = y;{(x)=2, (y)=2, (z)=1}y = z;{(x)=2, (y)=1, (z)=1}



Gegeben: Frage Antwort: Ja oder Nein Halteproblem: Gibt es ein

Programm, daß für beliebige Programme entscheiden kann, ob diese für alle Eingaben halten?

Äquivalenzproblem: Gibt es ein Programm, daß die Äquivalenz zweier beliebiger Programme feststellen kann?


Programmiersprachen / Wieso?

Problemstellung

Teilprobleme

Verteilung

Teillösungen


Erstellung großer Software

Problemstellung für Einzelne zu groß

Teamarbeit

Aufteilung in Teile, die getrennt gelöst werden können

Zusammenführen der Einzellösungen zur Lösung des Gesamtproblems

Unterstützung in der Programmiersprache?


Funktionale Sichtweise

Beispiel: Interpreter für eine Sprache

Programm = Sequenz von Befehlen

Maschine hat Speicher und führt ein Programm aus.

Befehle verändern den Inhalt des Speichers.


Beispiel - Blocksichtweise

LD 1 2LD 2 3ADD 1 2

Maschine

1: 02: 03: 04: 0

Programm Speicher

Adresse Wert

LD x y .. Lädt y in Speicher xADD x y .. Addiert den Wert von

x und y. Das Resultat stehtin x.


Beispiel – Funktionale Sicht

ExecuteProgIN: Programm, SpeicherOUT: Speicher

ExecuteStmntIN: Statement, SpeicherOUT: Speicher

SetMemIN: Value,Adresse,SpeicherOUT: Speicher

GetMemIN: Adresse,SpeicherOUT: Value


Beispiel - Zusammenfassung

Funktion kann in Teilfunktionen aufgeteilt werden

Getrennte Korrektheitsüberprüfung

Verständliche Programme

Problemlösung wird vereinfacht

Einfachere Fehlersuche

Re-Use

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