In den Übungsräumen in der Argentinierstraße 8, Erdgeschoß stehen Ihnen ca. 25 X-Terminals als Arbeitsplätze zur Verfügung. Die offiziellen Öffnungszeiten des Labors sind Montag bis Freitag 9h-17h, jedoch sind die Übungsräume normalerweise wochentags bis 22h und samstags bis 17h zugänglich (es kommt aber vor, dass die Eingangstür schon früher versperrt wird). Die Übungsrechner sind rund um die Uhr in Betrieb, sodass Sie sich von auswärts (z.B. von den Benutzerräumen des ZID) auch zu anderen Zeiten einloggen können. Sollte es allerdings außerhalb der offiziellen Öffnungszeiten zu einem technischen Problem (z.B. Absturz) kommen, wird das Problem erst am nächsten Arbeitstag behoben.
Auf den X-Terminals können Sie Verbindungen zu verschiedenen Computern auswählen. Die Übungsmaschine ist die b1; sollte sie längerfristig ausfallen, steht als Ersatzmaschine die b2 zur Verfügung (Sie können sich aber vorerst nicht auf die Ersatzmaschine einloggen). Sie können sich von auswärts mit ssh b1.complang.tuwien.ac.at einloggen.
Vor dem Einloggen sollten Sie einen Doppelklick auf das Ende-Icon machen oder zweimal <Ctrl><Alt><Backspace> drücken (X-server reset, verbessert die Stabilität). Nach dem Einloggen erscheint ein Emacs-Fenster und einige andere. Sie können die Session beenden, indem Sie einen X-Server-Reset auslösen (z.B. per Doppelklick auf das Ende-Icon).
Auf allen Arbeitsplätzen liegt die Meta-Taste auf <Alt>.
Wir haben keine Möglichkeit, Dateien von oder auf Diskette o.ä. zu überspielen. Falls Sie zuhause arbeiten wollen, müssen Sie Ihre Dateien mit scp (eine ssh-Anwendung) auf unsere Rechner übertragen.
Die in der Übung verwendeten Werkzeuge sind für verschiedene Plattformen auf http://www.complang.tuwien.ac.at/ublu/tools/ erhältlich.
Wenn Sie selbst ein .forward-File einrichten oder ändern, testen Sie es unbedingt! Wenn es nicht funktioniert, haben wir keine Möglichkeit, Sie zu erreichen (z.B. um Ihnen die Ergebnisse der Abgabe mitzuteilen).
Nach den Erfahrungen der letzten Jahre kommt es kurz vor den Abgabeterminen zu großem Andrang in den Übungsräumen. Wir empfehlen daher, möglichst zu anderen, von Tutoren betreuten Zeiten zu kommen.
Verlautbarungen zur Übung (z.B. Klarstellungen zur Angabe) gibt es in der Newsgroup tuwien.lva.uebersetzerbau-lu; derzeit ist sie nur auf wenigen Newsservern vorhanden; auf http://www.complang.tuwien.ac.at/ublu/newsgroup.html werden verschiedene Zugriffsmöglichkeiten erläutert. Stellen Sie Fragen, deren Antwort vermutlich auch andere Übungsteilnehmer interessiert, bitte dort. Wir bemühen uns, Fragen innerhalb eines Arbeitstages zu beantworten. Bitte schauen Sie zuerst, ob die Frage nicht schon gestellt und beantwortet wurde. Wenn Ihre Frage schon früher beantwortet wurde, wird die Antwort auf Ihre Frage meist die Message-Id der alten Antwort sein. Mit der Message-Id kommen Sie auf folgende Weise an den Artikel, wenn Ihr Newsreader diese Funktion nicht bietet:
telnet news.tuwien.ac.at nntp article <Message-Id>
Im WWW finden Sie unter http://www.complang.tuwien.ac.at/ublu/ Informationen zur Übung.
Während der Übung stehen zu gewissen Zeiten in den Übungsräumen Tutoren bereit (siehe http://www.complang.tuwien.ac.at/ublu/stundenplan.txt). Wenn die Tutoren Ihre Frage nicht beantworten können, erreichen Sie unter ublu@mips.complang.tuwien.ac.at die betreuenden Assistenten; Email zu Übungsthemen an andere Accounts wird von den Empfängern möglicherweise ignoriert. Wenn Sie Ihre Fragen gerne persönlich stellen, kommen Sie am Montag von 10h-11h zu Anton Ertl in die Sprechstunde.
Technische Probleme wie Computerabstürze, Druckerprobleme, falsche Permissions sind eine Sache für den Techniker. Wenden Sie sich direkt an ihn: email an Herbert Pohlai (root@mips.complang.tuwien.ac.at), Tel. 18525.
Die Beispiele finden Sie weiter hinten im Skriptum. Beachten Sie, dass die ersten Beispiele erfahrungsgemäß wesentlich leichter sind als die Beispiele ,,Attributierte Grammatik'', ,,Codeerzeugung'' und ,,Gesamtbeispiel''. Versuchen Sie, mit den ersten Beispielen möglichst rasch fertig zu werden, um genügend Zeit für die schwierigeren zu haben.
Ihre Note wird aufgrund der Qualität der von Ihnen abgegebenen Programme ermittelt. Das Hauptkriterium ist dabei die Korrektheit. Sie wird mechanisch überprüft, Sie erhalten per Email das Ergebnis der Prüfung. Wenn Sie meinen, dass sich das Prüfprogramm geirrt hat, wenden Sie sich an einen Tutor.
Die Prüfprogramme sind relativ einfach, dumm und kaum fehlertolerant. Damit Sie prüfen können, ob Ihr Programm im richtigen Format ausgibt und ähnliche wichtige Kleinigkeiten, stehen Ihnen die Testprogramme und einige einfache Testeingaben und -resultate zur Verfügung; Sie können die Testprogramme auch benutzen, um Ihre Programme mit eigenen Testfällen zu prüfen (siehe http://www.complang.tuwien.ac.at/ublu/).
Beachten Sie, dass bei der Abgabe die Überprüfung mit wesentlich komplizierteren Testfällen erfolgt als denen, die wir Ihnen vorher zur Verfügung stellen. Ein erfolgreiches Absolvieren der Ihnen vorher zur Verfügung stehenden Tests heißt also noch lange nicht, dass Ihr Programm korrekt ist. Sie müssen sich selbst weitere Testfälle überlegen (wie auch im Berufsleben).
Ihre Programme werden zu den angegebenen Terminen kopiert und später überprüft. Ändern Sie zu den Abgabeterminen zwischen 14h und 15h nichts im Abgabeverzeichnis, damit es nicht zu inkonsistenten Abgaben kommt.
Ein paar Tage nach der Abgabe erhalten Sie das Ergebnis per Email. Das Ausschicken der Ergebnisse wird auch in at.tuwien.lva.uebersetzerbau-lu verkündet, Sie brauchen also nicht nachfragen, wenn Sie dort noch nichts gesehen haben. Eine Arbeitswoche nach der ersten Abgabe werden Ihre (eventuell von Ihnen verbesserten) Programme erneut kopiert und überprüft. Diese Version wird mit 70% der Punkte eines rechtzeitig abgegebenen Programms gewertet. Das ganze wiederholt sich zwei Arbeitswochen nach dem ersten Abgabetermin (30% der Punkte). Sie erhalten für das Beispiel das Maximum der drei Ergebnisse.
Sollten Sie versuchen, durch Kopieren oder Abschreiben von Programmen eine Leistung vorzutäuschen, die Sie nicht erbracht haben, erhalten Sie keine positive Note. Die Kontrolle erfolgt in einem Gespräch am Ende des Semesters, in dem überprüft wird, ob Sie auch verstehen, was Sie abgegeben haben. Weitere Maßnahmen behalten wir uns vor.
Ihr Account ist nur für Sie lesbar. Bringen Sie andere nicht durch Ändern der Permissions in Versuchung, zu schummeln.
Es stehen folgende Werkzeuge zur Verfügung:
| Name | online Doku | Bemerkung |
| emacs, vi | info emacs, man vi | Editor |
| gcc | info as | Assembler |
| gcc, ccc | info gcc, man ccc | C-Compiler |
| make | info make | baut Programme |
| flex | man flex | Scanner-Generator |
| yacc, bison | man yacc, info bison | Parser-Generator |
| ox | man ox | AG-basierter |
| xdvi /usr/ftp/pub/ublu/oxURM.dvi | Compilergenerator | |
| burg, iburg | man iburg, man burg | Baumparser-Generator |
| bfe | Skriptum | Präprozessor für burg |
| gdb | info gdb | Debugger |
| objdump | info objdump | Disassembler etc. |
| elm, mutt, | man elm, man mutt, man mail | |
| xrn | man xrn | Newsreader |
| lynx, | WWW-Browser | |
| mozilla |
Die mit ,,man'' gekennzeichnete Dokumentation können Sie lesen, indem sie auf der Kommandozeile man ... eintippen. Die mit ,,info'' gekennzeichnete Dokumentation können Sie lesen, indem sie in Emacs C-h i tippen. In der Dokumentation für Emacs bedeutet C-x <Ctrl>x und M-x <Meta> x (auf den Übungsgeräten also <Alt>x).
Sie können w3 aufrufen, indem Sie in Emacs M-x w3 tippen. Alle anderen Werkzeuge werden von der Shell-Kommandozeile aus aufgerufen, indem man ihren Namen tippt.
Mit flex erzeugte Scanner müssen normalerweise mit -lfl gelinkt werden.
Das auf den Übungsgeräten unter yacc aufrufbare Programm ist Berkeley yacc und ist näher mit Bison verwandt als mit AT&T yacc (für den Fall, dass Sie Diskrepanzen zwischen diesem yacc und dem auf kommerziellen Unices bemerken).
mail ist ein primitives Email-Werkzeug, elm und mutt sind etwas bequemer1.
Das Ox User Reference Manual ist nicht in diesem Skriptum abgedruckt, sondern steht nur on-line zur Verfügung, da es relativ umfangreich ist und nur ein Teil der enthaltenen Information in dieser Übung nützlich ist.
Es sind insgesamt sieben Beispiele abzugeben. Die ersten beiden Beispiele dienen dem Erlernen einiger grundlegender Befehle der Alpha-Architektur. In den weiteren fünf Beispielen wird eine imperative Sprache vollständig implementiert. Diese Beispiele bauen aufeinander auf, d.h. Fehler, die in den ersten Beispielen der Sprachimplementierung gemacht werden, sollten behoben werden, um in späteren Abgaben nicht mehr die Beurteilung zu verschlechtern. Bei der Implementierung der Sprache wird mit jedem Beispiel auch ein neues Werkzeug eingeführt, das nach Einarbeitung in die Verwendungsweise des Werkzeugs die Arbeit erleichtert.
Die zu implementierende Sprache ist eingeschränkt, um den Arbeitsaufwand nicht zu groß werden zu lassen. So sind in dieser Sprache zwar grundlegende Kontrollstrukturen vorhanden und es können Variablen definiert werden, aber Datenstrukturen können innerhalb dieser Sprache nicht erzeugt werden. Sprachkonstrukte für den Zugriff auf Arrays und Adressarithmetik sind jedoch vorhanden. Daher müssen bei den letzten beiden Beispielen, um die Codegenerierung testen zu können, Datenstrukturen in einem C-Programm erzeugt werden, und dann mit dem von Ihnen generierten Code gelinkt werden. Dadurch wird auch ein tieferes Verständnis vermittelt, wie verschiedene Sprachen miteinander kombiniert werden können. Die Kenntnisse, die Sie bei den ersten beiden Assembler-Beispielen erlangen, werden Sie somit auch wieder bei der Codegenerierung der Beispiele 6 und 7 verwenden können. Die Beispiele 3-7 können alle aufeinander aufbauend implementiert werden, d.h. wenn Sie Ihr Programm von Anfang an gut entwerfen, können Sie dieses ab Beispiel 3 bis zum Gesamtbeispiel 7 stets wiederverwenden und erweitern. Beachten Sie jedoch, dass bei jeder Abgabe stets das gesamte Quellprogramm im Abgabeverzeichnis vorhanden sein muss (und zwar nicht nur in Form von symbolic links).
In den folgenden Abschnitten finden Sie die Angaben und Erklärungen für die Modalitäten der Beispielabgaben. Von der Sprache wird in jedem Abschnitt immer nur soviel erklärt, wie für das jeweilige Beispiel notwendig ist.
Abgabe spätestens am 16. März 2005, 14 Uhr.
Gegeben ist folgende C-Funktion:
long asma(long l)
{
unsigned char *s = (unsigned char *)&l;
int i;
for (i=0; i<sizeof(l); i++)
if (s[i]<' ')
break;
return i;
}
Schreiben Sie diese Funktion in Assembler unter Verwendung von cmpbge und cttz (viel mehr ist übrigens auch nicht nötig, insbesondere keine Schleife). Beachten Sie, dass auf unserer Zielarchitektur das erste Byte eines Quadwords das niederwertigste ist (little-endian).
Am einfachsten tun Sie sich dabei wahrscheinlich, wenn Sie eine einfache C-Funktion wie
long asma(unsigned long a)
{
return a;
}
mit z.B. gcc -O -S in Assembler übersetzen und sie dann erweitern. Dann stimmt schon das ganze Drumherum. Die Originalfunktion auf diese Weise zu übersetzen ist auch recht lehrreich, aber vor allem, um zu sehen, wie man es nicht machen soll. Um cttz zu assemblieren, muss der Prozessortyp mit .arch ev6 deklariert werden.
Beachten Sie, dass Sie nur dann Punkte bekommen, wenn Ihre Version korrekt ist, also bei gleicher (zulässiger) Eingabe das gleiche Resultat liefert wie das Original.
Zum Assemblieren und Linken verwendet man am besten gcc, der Compiler-Treiber kümmert sich dann um die richtigen Optionen für as und ld.
Zum angegebenen Termin stehen im Verzeichnis ~/abgabe/asma die maßgeblichen Dateien. Mittels make clean soll man alle von Werkzeugen erzeugten Dateien löschen können und make soll eine Datei asma.o erzeugen. Diese Datei soll nur die Funktion asma enthalten, keinesfalls main. Diese Funktion soll den Alpha-Aufrufkonventionen gehorchen und wird bei der Prüfung der abgegebenen Programme mit C-Code zusammengebunden.
Abgabe spätestens am 6. April 2005, 14 Uhr.
Gegeben ist folgende C-Funktion:
long asmb(unsigned char *s, unsigned long n)
{
unsigned long i;
for (i=0; i<n; i++)
if (s[i]<' ')
break;
return i;
}
Schreiben Sie diese Funktion in Assembler unter Verwendung von cmpbge und cttz. Sie dürfen dabei annehmen, dass hinter dem letzten Zeichen von s noch 8 Zeichen zugreifbar sind.
Für besonders effiziente Lösungen (gemessen an der Anzahl der ausgeführten Maschinenbefehle) gibt es Bonuspunkte. Allerdings dürfen dabei keine Alignment-Fehler auftreten (die Korrektur solcher Fehler durch Linux wird bei den Testläufen ausgeschaltet). uldq wird in mehrere Maschinenbefehle übersetzt; die tatsächlichen Maschinenbefehle sehen Sie mit objdump -d.
Beachten Sie, dass Sie nur dann Punkte bekommen, wenn Ihre Version korrekt ist, also bei jeder zulässigen Eingabe das gleiche Resultat liefert wie das Original. Dadurch können Sie viel mehr verlieren als Sie durch Optimierung gewinnen können, also optimieren Sie im Zweifelsfall lieber nicht.
Die Vertrautheit mit dem Assembler müssen Sie beim Gespräch am Ende des Semesters beweisen, indem Sie Fragen zum abgegebenen Code beantworten.
Zum angegebenen Termin stehen im Verzeichnis ~/abgabe/asmb die maßgeblichen Dateien. Mittels make clean soll man alle von Werkzeugen erzeugten Dateien löschen können und make soll eine Datei asmb.o erzeugen. Diese Datei soll nur die Funktion asmb enthalten, keinesfalls main. Diese Funktion soll den Alpha-Aufrufkonventionen gehorchen und wird bei der Prüfung der abgegebenen Programme mit C-Code zusammengebunden.
Abgabe spätestens am 13. April 2005, 14 Uhr.
Schreiben Sie mit flex einen Scanner, der Identifier, Zahlen, und folgende Schlüsselwörter unterscheiden kann: func end var if then else loop exit restart return not or; weiters soll er auch noch folgende Lexeme erkennen: ; ( ) <- [ ] - + * =< =.
Identifier bestehen aus Buchstaben, Ziffern und _, dürfen aber nur mit Buchstaben beginnen. Zahlen bestehen ausschließlich aus Dezimalziffern. Leerzeichen, Tabs und Newlines zwischen den Lexemen sind erlaubt und werden ignoriert, ebenso Kommentare, die mit // anfangen und bis Ende der Zeile gehen (das Dateiende zählt auch als Zeilenende). Alles andere sind lexikalische Fehler. Es soll jeweils das längste mögliche Lexem erkannt werden, if39 ist also ein Identifier (longest input match), 39if ist eine Zahl gefolgt vom Schlüsselwort if.
Der Scanner soll für jedes Lexem eine Zeile ausgeben: für Schlüsselwörter und Lexeme aus Sonderzeichen soll das Lexem ausgegeben werden, für Identifier ,,ident '' und der String des Identifiers, für Zahlen ,,num '' und die Zahl (in Dezimaldarstellung ohne führende Nullen). Für Leerzeichen, Tabs, Newlines und Kommentare soll nichts ausgegeben werden (auch keine Leerzeile).
Der Scanner soll zwischen Groß- und Kleinbuchstaben unterscheiden, If ist also kein Schlüsselwort.
Legen Sie ein Verzeichnis ~/abgabe/scanner an, in das Sie die maßgeblichen Dateien stellen. Mittels make clean soll man alle von Werkzeugen erzeugten Dateien löschen können (auch den ausführbaren Scanner) und mittels make ein Programm namens scanner erzeugen, das von der Standardeingabe liest und auf die Standardausgabe ausgibt. Korrekte Eingaben sollen akzeptiert werden (Ausstieg mit Status 0, z.B. mit exit(0)), bei einem lexikalischen Fehler soll der Fehlerstatus 1 erzeugt werden. Bei einem lexikalischen Fehler darf der Scanner Beliebiges ausgeben (eine sinnvolle Fehlermeldung hilft bei der Fehlersuche).
Abgabe spätestens am 20. April 2005, 14 Uhr.
Gegeben ist die Grammatik (in yacc/bison-artiger EBNF):
Program: { Funcdef ';' }
;
Funcdef: func ident /* Funktionsdefinition */
'(' { ident } ')' /* Parameterdefinition */
Stats
end
;
Stats: { Stat ';' }
;
Stat: var ident '<-' Expr /* Variablendefinition */
| Lexpr '<-' Expr /* Zuweisung */
| Expr /* Ausdrucksanweisung */
| if Expr then Stats [ else Stats ] end
| [ ident ] loop Stats end /* Schleife */
| exit [ident]
| restart [ident]
| return Expr
;
Lexpr: ident /* Variablenverwendung */
| Expr '[' Expr ']' /* schreibender Arrayzugriff */
;
Expr: ( not | '-' ) Term
| Term { '+' Term }
| Term { '*' Term }
| Term { or Term }
| Term ( '=<'|'=' ) Term
| ident '(' { Term } ')' /* Funktionsaufruf */
| Expr '[' Expr ']' /* lesender Arrayzugriff */
;
Term: '(' Expr ')'
| ident /* Variablenverwendung */
| num
;
Schreiben Sie einen Parser für diese Sprache mit flex und yacc/bison. Die Lexeme sind die gleichen wie im Scanner-Beispiel (ident steht für einen Identifier, num für eine Zahl). Das Startsymbol ist Program.
Zum angegebenen Termin stehen im Verzeichnis ~/abgabe/parser die maßgeblichen Dateien. Mittels make clean soll man alle von Werkzeugen erzeugten Dateien löschen können und mittels make ein Programm namens parser erzeugen, das von der Standardeingabe liest. Korrekte Programme sollen akzeptiert werden (Ausstieg mit Status 0, z.B. mit exit(0)), bei einem lexikalischen Fehler soll der Fehlerstatus 1 erzeugt werden, bei Syntaxfehlern der Fehlerstatus 2. Das Programm darf auch etwas ausgeben, z.B. damit Sie sich beim Debugging leichter tun.
Die Verwendung von Präzedenzdeklarationen von yacc kann leicht zu Fehlern führen, die man nicht so schnell bemerkt (bei dieser Grammatik sind sie sowieso sinnlos). Konflikte in der Grammatik sollten Sie durch Umformen der Grammatik beseitigen; yacc löst den Konflikt zwar irgendwie, aber nicht unbedingt in der gewünschten Art.
Abgabe spätestens am 11. Mai 2005, 14 Uhr.
Erweitern Sie den Parser aus dem letzten Beispiel mit Hilfe von ox um eine Symboltabelle und eine statische Analyse.
Die hervorgehobenen Begriffe beziehen sich auf Kommentare in der Grammatik.
6.5.2.1 Namen.
Die folgenden Dinge haben Namen: Funktionen, Variablen und Schleifen.
Eine Funktion wird im Funktionsaufruf verwendet und in der Funktionsdefinition definiert. Verwendete Funktionen müssen nicht definiert werden und können nicht deklariert werden. Funktionen dürfen, soweit es den Compiler betrifft, doppelt definiert werden und dürfen den gleichen Namen wie Variablen oder Schleifen haben; daher muss der Compiler Funktionsnamen nicht in einer Symboltabelle verwalten. Auch die Übereinstimmung der Anzahl der Argumente soll (und kann) der Compiler nicht überprüfen.
Durch eine Variablendefinition oder eine Parameterdefinition wird eine Variable definiert. Variablen, die durch Parameterdefinitionen definiert werden, sind in der ganzen Funktion sichtbar; eine Variable, die in einer Variablendefinition definiert wird, ist sichtbar vom ersten Statement hinter der Variablendefinition bis zum Ende der Stats, in der die Variable definiert ist.
Der Name einer Schleife ist innerhalb der Schleife sichtbar.
Eine Variable oder Schleife darf auch einen Namen haben, den schon eine andere Variable oder Schleife hat. Dann bezeichnet der Name die neue Variable oder Schleife, bis zum Ende ihrer Sichtbarkeit, und überdeckt dabei sowohl Schleifen als auch Variablen, die vorher definiert wurden und ansonsten an dieser Stelle sichtbar wären.
Variablen und Schleifen teilen sich also einen Namensraum. Allerdings dürfen Variablennamen nur in Variablenverwendungen verwendet werden und Schleifennamen nur in exit- und restart-Anweisungen.
Eine Ausnahme bilden Parameter. Sie dürfen nicht den gleichen Namen haben wie andere Parameter der gleichen Funktion.
6.5.2.2 Kontrollstruktur
exit- und restart-Anweisungen dürfen nur innerhalb von Schleifen vorkommen.
6.5.2.3 Überprüfungen.
Zu überprüfen ist also:
Offenbar übersehen viele Leute, dass attributierte Grammatiken Information auch von rechts nach links (im Ableitungsbaum) weitergeben können. Sie denken sich dann recht komplizierte Lösungen aus. Dabei reichen die von ox zur Verfügung gestellten Möglichkeiten vollkommen aus, um zu einer relativ einfachen Lösung zu kommen.
Verwenden Sie keine globalen Variablen oder Funktionen mit Seiteneffekten bei der Attributberechnung! ox macht globale Variablen einerseits unnötig, andererseits auch fast unbenutzbar, da die Ausführungsreihenfolge nicht vollständig festgelegt ist.
Sie brauchen angeforderten Speicher (z.B. für Symboltabellen-Einträge oder Typinformation) nicht freigeben, die Testprogramme sind nicht so groß, dass der Speicher ausgeht (zumindest wenn Sie's nicht übertreiben).
Das Werkzeug Torero (http://www.complang.tuwien.ac.at/torero/) ist dazu gedacht, bei der Erstellung von attributierten Grammatiken zu helfen.
Zum angegebenen Termin stehen die maßgeblichen Dateien im Verzeichnis ~/abgabe/ag. Mittels make clean soll man alle von Werkzeugen erzeugten Dateien löschen können und mittels make ein Programm namens ag erzeugen, das von der Standardeingabe liest. Korrekte Programme sollen akzeptiert werden, bei einem lexikalischen Fehler soll der Fehlerstatus 1 erzeugt werden, bei Syntaxfehlern der Fehlerstatus 2, bei anderen Fehlern (z.B. Verwendung eines nicht sichtbaren Namens) der Fehlerstatus 3. Die Ausgabe kann beliebig sein.
Abgabe spätestens am 25. Mai 2005, 14 Uhr.
Gegeben ist die Grammatik (in yacc-artiger EBNF):
Stat: Lexpr '<-' Expr /* Zuweisung */
Lexpr: ident /* Variablenverwendung */
| Expr '[' Expr ']' /* schreibender Arrayzugriff */
;
Expr: ( not | '-' ) Term
| Term { '+' Term }
| Term { '*' Term }
| Term { or Term }
| Term ( '=<'|'=' ) Term
| Expr '[' Expr ']' /* lesender Arrayzugriff */
;
Term: '(' Expr ')'
| ident /* Variablenverwendung */
| num
;
Im Prinzip ist das also ein Teil der Grammatik aus dem Parser-Beispiel (nur Zuweisung und alles, was davon ableitbar ist, ohne Funktionsaufruf).
Das Startsymbol ist Stat. Schreiben Sie mit den bisher verwendeten Werkzeugen und burg oder iburg einen Compiler, der solche Anweisungen in Alpha-Assemblercode übersetzt. Die Lexeme sind die gleichen wie im Scannerbeispiel. Als idents dürfen nur r0 und r16-r21 vorkommen (ansonsten Exit-Code 3).
Alle Operationen arbeiten auf vorzeichenbehafteten 64-Bit-Zahlen und liefern solche Zahlen als Ergebnis. +, - und * haben ihre übliche Bedeutung (ein etwaiger Überlauf soll ignoriert werden). or und not führen die Operation bitweise auf ihren Operanden durch. =< und = vergleichen ihre Operanden und liefern -1 für wahr und 0 für falsch.
Der ident rn bezeichnet das Register $n. Bei einem Arrayzugriff ist die erste Expr die Anfangsadresse des Arrays und die zweite Expr der Index, der Zugriff erfolgt auf die Adresse Anfangsadresse+8*Index; z.B. greift r16[1] auf die gleiche Adresse zu wie (r16+8)[0]. Der lesende Arrayzugriff liefert als Resultat den 64-bit-Ausdruck an dieser Adresse.
Bei einer Zuweisung wird der Wert der Expr in das Register bzw. die vom Arrayzugriff bestimmte Adresse geschrieben.
Diese Programmiersprache kennt nur einen Datentyp: das 64-bit-Wort, das als vorzeichenbehaftete Zahl oder als Adresse verwendet werden kann. Weder der Compiler noch das Laufzeitsystem sollen eine Typüberprüfung vornehmen. Bei Arrayzugriffen muss der Programmierer wissen, was er tun darf, der Compiler soll (und kann) das nicht überprüfen. Die Testprogramme führen keine Zugriffe auf ungültige Adressen aus.
6.6.2.1 Erzeugter Code
Der von Ihrem Compiler erzeugte Code wird in eine Funktion inkludiert, Ihr Compiler braucht sich also nicht um das Drumherum einer Funktion zu kümmern.
Für Zwischenergebnisse können Sie die Register $1-$8 und $22-$25 verwenden. Die Ausdrücke haben maximal 11 Operatoren (muss Ihr Compiler nicht überprüfen; das Laden einer Konstanten zählt dabei als Operator), was die Registerbelegung trivial macht: Sie können das Ergebnis jedes Maschinenbefehls in ein neues Register schreiben und brauchen sich nicht um das Auslagern kümmern. Die Eingabe-Register können im Ausdruck in beliebiger Reihenfolge und auch mehrfach verwendet werden (die sollten sie also nicht für Zwischenresultate nutzen); am Ende können alle hier erwähnten Register beliebige Werte haben, ausgenommen die linke Seite der Zuweisung (wenn sie ein Register ist).
Die im Quellprogramm als Konstanten vorkommenden nums sind kleiner als 256 (muss Ihr Compiler nicht überprüfen). Das sollte es Ihnen erleichtern, eine gute Codeauswahl durchzuführen. Allerdings geben wir für konstante Ausdrücke keine solche Garantie (z.B. kann folgendes vorkommen: 255*255*$16).
Der erzeugte Code soll korrekt sein und möglichst wenige Befehle ausführen (da es hier keine Verzweigungen gibt, ist das gleichbedeutend mit ,,wenig Befehle enthalten''). Dabei ist nicht an eine zusätzliche Optimierung (wie z.B. common subexpression elimination) gedacht, sondern vor allem an die Dinge, die Sie mit burg tun können, also eine gute Codeauswahl und einige algebraische Optimierungen (siehe Hinweis). Für besonders schnellen erzeugten Code (Metrik wieder: ausgeführte Maschinenbefehle) gibt es Sonderpunkte.
Beachten Sie, dass es leicht ist, durch eine falsche Optimierungsregel mehr Punkte zu verlieren als man durch Optimierung überhaupt gewinnen kann. Testen Sie daher ihre Optimierungen besonders gut. Überlegen Sie sich, welche Optimierungen es wohl wirklich bringen (welche Fälle also tatsächlich vorkommen), und lassen Sie die anderen weg (im Zweifelsfall alle).
Zum angegebenen Termin stehen die maßgeblichen Dateien im Verzeichnis ~/abgabe/code. Mittels make clean soll man alle von Werkzeugen erzeugten Dateien löschen können und mittels make ein Programm namens code erzeugen, das von der Standardeingabe liest und auf die Standardausgabe ausgibt. Bei lexikalischen Fehlern soll code mit dem Fehlerstatus 1 aussteigen, bei Syntaxfehlern mit dem Status 2. Im Fall eines Fehlers kann die Ausgabe beliebig sein. Sonderpunkte gibt es, wenn der erzeugte Code besonders schnell ist, also unterdurchschnittlich viele Befehle ausführt. Der ausgegebene Code wird in ein Assemblerprogramm inkludiert und muss vom Assembler verarbeitet werden können.
Abgabe spätestens am 15. Juni 2005, 14 Uhr. Achtung, bei diesem Beispiel gibt es nur einen Nachtermin!
Schreiben Sie einen Compiler für die Sprache aus dem Beispiel ,,Attributierte Grammatik''. Der Großteil der Sprache wurde schon in den Beispielen ,,Attributierte Grammatik'' und ,,Codeerzeugung'' erklärt, hier der Rest:
Es sind beliebige Variablennamen zugelassen, und es gibt keine fixe Zuordnung von Variablennamen zu Registern (bei Parametern wird am Anfang der Funktion die Registerbelegung durch die Aufrufkonvention festgelegt). Sie müssen sich selbst um die Registerallokation für Variablen kümmern.
Die return-Anweisung beendet die Funktion und liefert das Resultat von Expr als Ergebnis des Aufrufs der Funktion.
Die exit-Anweisung springt unmittelbar hinter das Ende der durch den ident angegebenen Schleife. Ist kein ident angegeben, wird die nächstinnerste Schleife verlassen.
Die restart-Anweisung springt an den Anfang der durch den ident angegebenen Schleife. Ist kein ident angegeben, wird an den Anfang der nächstinnersten Schleife gesprungen.
Die Schleife führt die enthaltenen Anweisungen aus, und fängt dann von vorne an.
Die if-Anweisung wertet zuerst die Expr aus. Ist sie ungleich 0, wird das erste Stats ausgeführt, sonst das zweite bzw. nichts.
Die Ausdrucksanweisung wertet Expr nur wegen der Seiteneffekte (von Funktionsaufrufen) aus.
Der Funktionsaufruf wertet alle Terme aus und ruft dann die Funktion ident auf, mit den Ergebnissen der Terme als Parameter. Das Ergebnis des Ausdrucks in der Funktion ist der Rückgabewert der Funktion.
Kommt die Ausführung zum Ende der Funktion, ist das Ergebnis undefiniert (der erzeugte Code darf dann also beliebiges machen; der Compiler muss nicht überprüfen, ob das Programm vorher ein Return ausführt).
Jede Funktion im Programm verhält sich gemäß der Alpha-Aufrufkonvention.
Ihr Compiler soll Alpha-Assemblercode ausgeben. Der erzeugte Code wird nach dem Assemblieren und Linken von C-Funktionen oder Funktionen, die Ihr Compiler compiliert hat, aufgerufen. Und Ihr Code ruft wiederum C-Funktionen auf oder Funktionen, die Ihr Compiler compiliert hat.
Der Name einer Funktion soll als Label am Anfang des erzeugten Codes verwendet werden und das Symbol soll exportiert werden; andere Symbole soll Ihr Code nicht exportieren.
Folgende Einschränkungen sind dazu gedacht, Ihnen gewisse Probleme zu ersparen, die reale Compiler bei der Codeauswahl und Registerbelegung haben. Sie brauchen sie nicht überprüfen (es könnte Ihnen allerdings beim Debuggen Ihrer Testprogramme helfen): Funktionen haben maximal 6 Parameter. Die Anzahl der gleichzeitig sichtbaren Variablen einer Funktion ist maximal 6. Die maximale Tiefe eines Ausdrucks ist 5 (Tiefe eines Ausdrucks: Anzahl der Ableitungen von Expr zwischen einem Blatt des Syntaxbaums und dem nächsten Stat). Die im Quellprogramm vorkommenden Zahlen sind kleiner als 256.
Wichtigstes Kriterium ist wie immer die Korrektheit, für gute Codeerzeugung gibt es aber wieder Sonderpunkte. Wir empfehlen, nur Optimierungen durchzuführen, die mit den verwendeten Werkzeugen einfach möglich sind.
Bei der Registerbelegung gibt es sowohl ein großes Optimierungspotential als auch ein großes Fehlerpotential, besoders im Zusammenhang mit (verschachtelten) Funktionsaufrufen.
Eine einfache Strategie bezueglich der Parameter der aktuellen Funktion ist, sie nicht in den Argumentregistern zu lassen, sondern sie z.B. in gesicherte Register zu kopieren, damit man beim Berechnen der Parameter einer anderen Funktion problemlos auf sie zugreifen kann.
Zum angegebenen Termin stehen die maßgeblichen Dateien im Verzeichnis ~/abgabe/gesamt. Mittels make clean soll man alle von Werkzeugen erzeugten Dateien löschen können und mittels make ein Programm namens gesamt erzeugen, das von der Standardeingabe liest und auf die Standardausgabe ausgibt. Bei einem lexikalischen Fehler soll der Fehlerstatus 1 erzeugt werden, bei einem Syntaxfehler Fehlerstatus 2, bei anderen Fehlern der Fehlerstatus 3. Im Fall eines Fehlers kann die Ausgabe beliebig sein. Verwenden Sie keine globalen Variablen.
1elm und xrn sind so vor-eingestellt, dass der schon laufende Emacs als Editor verwendet wird. Wenn Sie mit dem Editieren des Buffers fertig sind, tippen Sie C-x # und elm wird weitermachen.