IntroductionToProgrammingLanguages — различия между версиями
Luckyman (обсуждение | вклад) |
(→Домашние задания) |
||
(не показано 26 промежуточных версий 7 участников) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | ''' | + | '''Теоретические основы языков программирования''' |
Лектор - Дмитрий Юрьевич [http://www.matmex.spb.ru/photoalbum/person_teachers_BulychevDY_1.html Булычев] | Лектор - Дмитрий Юрьевич [http://www.matmex.spb.ru/photoalbum/person_teachers_BulychevDY_1.html Булычев] | ||
+ | |||
+ | [https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0ApYxPEC9C_QXdC00UkVJekxYV0pYYVAxTmFXUkt6SVE Учёт посещаемости занятий] | ||
+ | |||
+ | [https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0ApYxPEC9C_QXdE05Q09iWlRqRzJ3d1FwTlJRSEkxbFE Учёт сдачи домашних заданий] | ||
+ | |||
+ | [https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0ApYxPEC9C_QXdEt4OGxJQ0VaVTRQNGFnNndmMG1hY3c Результаты контрольной работы] | ||
+ | * Первое число - количество правильных ответов | ||
+ | * Второе чисто - количество засчитанных (правильных и грамотно обоснованных) ответов | ||
+ | ''Результаты второй контрольной так же будут опубликованы по ссылке выше'' | ||
== Лекции == | == Лекции == | ||
+ | |||
* [http://code.google.com/p/aptu-tex/source/browse/formallang/les1/les.tex Лекция №1] 10.02.2012 | * [http://code.google.com/p/aptu-tex/source/browse/formallang/les1/les.tex Лекция №1] 10.02.2012 | ||
+ | * 17.02.2012 | ||
+ | В семантике ошибка: правило для переменной вместо | ||
+ | [x](s)=s(x) | ||
+ | читать как | ||
+ | [x](s)=[s(x)](s). | ||
+ | * 24.02.2012 | ||
== Домашние задания == | == Домашние задания == | ||
− | + | ||
− | + | === Задание №1 === | |
+ | Cрок сдачи '''17 февраля 2011''' | ||
+ | |||
+ | Написать генерирующее расширения для программы возведения в степень. | ||
int exp (int x, int n) { | int exp (int x, int n) { | ||
Строка 21: | Строка 40: | ||
Это генерирующее расширение должно для своего единственного параметра n печатать остаточную программу, полученную специализацией функции exp на это значение n. Если это генерирующее расширение сохранит в себе какие-то черты exp, будет совсем хорошо. | Это генерирующее расширение должно для своего единственного параметра n печатать остаточную программу, полученную специализацией функции exp на это значение n. Если это генерирующее расширение сохранит в себе какие-то черты exp, будет совсем хорошо. | ||
+ | |||
+ | === Задание №2 === | ||
+ | Cрок сдачи '''24 февраля 2011''' | ||
+ | |||
+ | Написать принтер, который по абстрактному синтаксическому дереву программы печатает её представление в конкретном синтаксисе (который мы обсуждали) и интерпретатор (который вычисляет значение выражения в данном состоянии). | ||
+ | |||
+ | Описание конкретного синтаксиса для представления программ на языке L: | ||
+ | # Программа представляется в виде последовательности слов. Разделителем служит перевод строки. | ||
+ | # Пусть E --- выражение, а |E| --- представление этого выражения в данном конкретном синтаксисе. Тогда: | ||
+ | #* переменная v представляется в виде "x" v (то есть символ x (как терминал), и собственно имя переменной на следующей строчке). | ||
+ | #* функция {x -> E} представляется в виде "f" x |E| | ||
+ | #* применение функции F E представляется в виде "a" |E| |F| | ||
+ | #* условное выражение C ? T : E представляется в виде "?" |C| |T| |E| | ||
+ | #* бинарная операция X o Y представляется в виде "@" |X| |Y| | ||
+ | #* константа i представляется в виде "!" i | ||
+ | # Контекст (список определений name1=expr1, name2=expr2 и т.д.) представляется как последовательность name1 |expr1| name2 |expr2| и т.д. | ||
+ | # Программа (то есть выражение E в контексте C) представляется как последовательность |C| ";" |E|. | ||
+ | # Все реализации д.з. №2 должны уметь читать файл, содержащий описание программы в таком синтаксисе (иначе невозможно ничего проверить). | ||
+ | |||
+ | Пример 1. Выражение | ||
+ | {x -> {y -> x + y}} 1 2 | ||
+ | в данном конкретном синтаксисе выглядит так: | ||
+ | a | ||
+ | a | ||
+ | f | ||
+ | x | ||
+ | f | ||
+ | y | ||
+ | @ | ||
+ | + | ||
+ | x | ||
+ | x | ||
+ | x | ||
+ | y | ||
+ | ! | ||
+ | 1 | ||
+ | ! | ||
+ | 2 | ||
+ | |||
+ | Пример 2. Программа | ||
+ | fact = {n -> n ? n * (fact n-1) : 1}; | ||
+ | fact 4 | ||
+ | будет представлена как | ||
+ | fact | ||
+ | f | ||
+ | $0 | ||
+ | ? | ||
+ | x | ||
+ | $0 | ||
+ | @ | ||
+ | * | ||
+ | x | ||
+ | $0 | ||
+ | a | ||
+ | x | ||
+ | fact | ||
+ | @ | ||
+ | - | ||
+ | x | ||
+ | $0 | ||
+ | ! | ||
+ | 1 | ||
+ | ! | ||
+ | 1 | ||
+ | ; | ||
+ | a | ||
+ | x | ||
+ | fact | ||
+ | ! | ||
+ | 4 | ||
+ | |||
+ | [http://narod.ru/disk/42015820001.bfed0d23b277fa721f7e86f27dc45e3d/monoMix.opt.html Программа], которая воспринимает программы в языке L в обычном синтаксисе, и печатает их представление в данной упрощенной форме. Бинарник для x86-linux, -h --- помощь. | ||
+ | |||
+ | === Задание №3 === | ||
+ | Желаемый срок сдачи '''26 февраля 2011''' | ||
+ | |||
+ | # Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {a, b, c}, состоящего из всех слов, в которых количество букв a, b и c одинаково. | ||
+ | # Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {0, 1}, состоящего из всех слов, в которых не встречается две единицы подряд. | ||
+ | # Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {0, 1, *}, состоящего из всех слов вида sas, где s --- непустая строка нулей и единиц любой длины, а a --- непустая строка из звездочек любой длины. | ||
+ | # Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {a, b}, состоящего из всех вида a^nb^m, где n <> m. | ||
+ | # Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {a, b}, состоящего из всех слов, в которых количество букв a в два раза больше, чем количество букв b. | ||
+ | # Правда ли, что любой рекурсивный язык контекстно-зависим (обратное, как известно, верно)? | ||
+ | # Написать реализацию построения НКА по регулярной грамматике; написать интерпретатор этого автомата, который проверяет принадлежность заданного слова языку, и принтер, который печатает граф переходов автомата в формате .dot пакета graphviz. | ||
+ | # Написать грамматику для порождения выражений в алфавите {x, +, *, (, )}, где x играет роль операндов, * и + --- левоассоциативные операции (то есть E+F+G означает ((E+F)+G)), операция * связывает операнды сильнее, чем + (то есть E+F*G означает E+(F*G)), причем порождаемые выражения НЕ ДОЛЖНЫ содержать ненужных скобок (а именно, например, выражение x+(x*x) не должно порождаться) | ||
+ | ---- | ||
+ | [http://bashor.github.com/GrGen/GrGen.html Генератор] Залима для проверки 1-5 пунктов. | ||
+ | Коментарии: | ||
+ | T -- терминальные символы. Пробелы и запятые игнорируются, т.е. abc == a b c == a b, c | ||
+ | Все остальные символы считаются нетерминальными | ||
+ | R -- правила преобразования вида: From : to | ||
+ | пробелы и пустые строки игнорируются. | ||
+ | Кроме того, можно указать свой чекер на JavaScript. Например: | ||
+ | 1) return countChar(st, 'a') == countChar(st, 'b') && countChar(st, 'a') == countChar(st, 'c'); | ||
+ | 2) return st.indexOf("11") == -1; | ||
+ | 3) var matches = /^([10]+)[*]+([10]+)$/g.exec(st); | ||
+ | return matches[1] == matches[2] && matches.length == 3; | ||
+ | 4) var matches = /^(a*)(b*)$/g.exec(st); | ||
+ | return matches.length == 3 && matches[1].length != matches[2].length; | ||
+ | 5) return countChar(st, 'a') == countChar(st, 'b') * 2; | ||
+ | init -- (пере)инициализация | ||
+ | step -- выполнение "одного шага" | ||
+ | |||
+ | === Задание №4 === | ||
+ | |||
+ | # Проверить, что статич. семаника L, которую мы определили на занятии (новая переменная для каждой fun + попарно различные имена в контексте + имена переменных в fun отличаются от имен определений в контексте) действительно позволяет избежать неприятностей при подстановке, когда свободная переменная в подставляемом замыкается каким-то fun в том, куда подставляется. | ||
+ | # Написать на L быстрое возведение в степень и сортировку списка. | ||
+ | # Модифицировать defun и deint и те правила семантики, в которых они используются, чтобы из семантики для вычисления выражения получилась семантика моновариантного специализатора. | ||
+ | # Запустить специализатор для возведения в степень при известном показателе; разобраться и проинтерпретировать результаты. | ||
+ | # Разобраться с вопросом о замкнутости множества всех регулярных языков относительно пересечения. | ||
+ | # Разобраться с вопросом о разрешимости проблемы эквивалентности регулярных грамматик (она же --- проблема эквивалентности конечных автоматов); если разрешима --- разработать и реализовать алгоритм проверки эквивалентности. | ||
+ | # Написать для конечных автоматов: | ||
+ | #* Устранение \epsilon - переходов; | ||
+ | #* Приведение к детерминированной форме; | ||
+ | #* "Объединитель", "дополнитель" и "замыкатель". | ||
+ | |||
+ | === Задание №5 === | ||
+ | |||
+ | # Реализовать преобразование рег. грамматики в рег. выражение, определяющее тот же язык. | ||
+ | # Реализовать обратное преобразование. | ||
+ | |||
+ | === Задание №6 === | ||
+ | |||
+ | Реализовать приведение грамматики в НФХ и алгоритм Кока-Янгера-Касами. | ||
+ | |||
+ | === Задание №7 === | ||
+ | |||
+ | Реализовать интерпретатор НМА и преобразование КС-грамматики в программу для него. | ||
+ | |||
+ | === Задание №8 === | ||
+ | |||
+ | # Написать реализацию вычисления функций FIRST_k и FOLLOW_k. | ||
+ | # Реализовать функцию тестирования грамматики на принадлежность к классу LL(k). | ||
== Программа курса == | == Программа курса == | ||
− | + | # Языки программирования, синтаксис, семантика, прагматика. Когнитивные особенности человеческого мышления и их влияние на развитие языков программирования. | |
− | + | # Языки программирования в ретроспективе. Процедурное, объектно-ориентированное, логическое и функциональное программирование. Предметно-ориентированные языки. Языки вне классификации. | |
− | + | # Абстрактный и конкретный синтаксис. Статическая и динамическая семантика. Компиляция и интерпретация. Проекции Футамуры-Ершова. | |
− | + | # Генеративный и аналитический подходы к описанию синтаксиса. Формальные грамматики, иерархия Хомского. | |
− | + | # Регулярные языки и конечные автоматы. Применение регулярных выражений в народном хозяйстве (grep/sed/awk) и для лексического анализа (lex/flex). Отсутствие бесконтекстной лексики в реальных языках программирования. | |
− | + | # Контекстно-свободные грамматики. Нормальные формы Хомского и Грейбах. Алгоритмы Эрли и Кока-Янгера-Касами. Неконтекстосвободность реальных языков программирования. | |
− | + | # Нисходящий анализ. Возврат и заглядывание вперед. Класс языков LL(k). Рекурсивный спуск, магазинные автоматы, парсер-комбинаторы, PEG, "скаредный" разбор. GLL. Инструменты нисходящего анализа (Parsec, ANTLR и пр.) | |
− | + | # Восходящий анализ, классы LR(k) и LALR(k). GLR. Инструменты восходящего анализа (yacc/bison). | |
− | + | # Двухуровневые и атрибутные грамматики, вопросы применения на практике. | |
− | + | # Идентификация. Область видимости и область действия. Статическое и динамическое, раннее и позднее связывание. | |
− | + | # Энергичность и ленивость. Call-by-name, call-by-value, call-by-reference. | |
− | + | # Строгость, чистота, прозрачность по ссылкам. | |
− | + | # Языки с типами и языки без типов. Статическая и динамическая типизация. | |
− | + | # Номинальная и структурная эквивалентность типов. Простейшие конструкторы. | |
− | + | # Типы с кванторами и что они означают. Универсальные и экзистенциальные типы. | |
− | + | # Subtyping. Структурный и номинальный subtyping. | |
− | + | # Динамическая семантика языков. Операционная семантика большого и малого шага. | |
− | + | # Денотационный подход к описанию семантики. | |
− | + | # Аксиоматическая семантика. Верификация программ. Design by contract. | |
− | + | # Когерентность языков программирования и машинных архитектур. Языково-специфичные архитектуры, виртуальные машины и JIT-компиляция. | |
− | * | + | #<nowiki>*</nowiki> Структура рабочей программы. Код, данные, библиотеки, поддержка времени исполнения. |
− | * | + | #<nowiki>*</nowiki> Задача генерации кода. Генерация кода путем интерпретации. |
− | * | + | #<nowiki>*</nowiki> Восходящее переписывание деревьев и динамическое программирование (BURS). |
− | * | + | #<nowiki>*</nowiki> Алгоритмы распределения регистров. Распределение регистров и раскраска графов. |
− | * | + | #<nowiki>*</nowiki> Параллелизм на уровне инструкций. Планирование инструкций. |
− | * | + | #<nowiki>*</nowiki> Анализ потока управления. Глубинное остовное дерево, доминирование, анализ циклической структуры программ. Сводимость. Устранение недостижимого кода, оптимальная линеаризация. |
− | * | + | #<nowiki>*</nowiki> Анализ потока данных. Полурешеточная модель. RD, LV, AE, UEU. Устраненние мертвого кода, экономия общих подвыражений, понижение силы операций, чистка циклов. |
''<nowiki>* - вопросы будут рассмотрены при наличии времени.</nowiki>'' | ''<nowiki>* - вопросы будут рассмотрены при наличии времени.</nowiki>'' | ||
== Список литературы == | == Список литературы == | ||
− | + | # S.Muchnik. Advanced Compiler Design & Implementation. Academic Press, Morgan Kaufmann, 1998. | |
− | + | # А.Ахо, Р.Сети, С.Ульман. Компиляторы: принципы, технологии, инструменты. Вильямс, 2003. | |
− | + | # А.Ахо, С.Ульман. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции. Том 1. М., "Мир", 1978. | |
− | + | # F.Nielsen. Principles of Program Analysis. Springer, 2005. | |
− | + | # F.Nielse, H-R.Nielsen. Semantics with Applications. Wiley Professional Computing, 1992. | |
− | + | # B.Pierce. Types and Programming Languages. MIT Press, 2002. | |
− | + | # T.Пратт. Языки программирования: разработка и реализация. 1978. | |
− | + | # Б.К.Мартыненко. Языки и трансляции. Из-во СПбГУ, 2008. | |
== Список групп для выполнения задач == | == Список групп для выполнения задач == | ||
− | + | # [Haskell] Мартынов Семён, Башоров Залим, Казенюк Сергей, Витвицкий Александр, Тугарёв Денис. | |
− | + | # Кринкин Михаил, Лазарев Сергей, Фофанова Мария, Бандурин Дмитрий, Ждан Анна | |
− | + | # [JAVA] Сорокин Артём, Коровин Алексей, Опейкин Александр, Шеставин Дмитрий, Владислав Савельев | |
− | + | # [C++] Иванов Антон, Крашенинникова Ксения, Лепенькин Ярослав, Диевский Алексей, Кормишин Сергей | |
− | + | # Певзнер Алина, Князев Сергей | |
− | + | # [JAVA] Великий Алексей. | |
− | ''<nowiki>* Не более 5 человек в каждой группе; старайтесь выравнивать группы по уровню.</nowiki>'' | + | ''<nowiki>* Не более 5 человек в каждой группе; старайтесь выравнивать группы по уровню, и не повторяться в выборе языков.</nowiki>'' |
== Полезные ссылки == | == Полезные ссылки == | ||
Строка 79: | Строка 230: | ||
* [http://caml.inria.fr/ocaml/release.en.html Latest OCaml release] | * [http://caml.inria.fr/ocaml/release.en.html Latest OCaml release] | ||
* [http://caml.inria.fr/pub/docs/manual-ocaml/index.html Documentation and user’s manual] | * [http://caml.inria.fr/pub/docs/manual-ocaml/index.html Documentation and user’s manual] | ||
+ | |||
+ | ==== JFLAP ==== | ||
+ | JFLAP is software for experimenting with formal languages topics including nondeterministic finite automata, nondeterministic pushdown automata, multi-tape Turing machines, several types of grammars, parsing, and L-systems. In addition to constructing and testing examples for these, JFLAP allows one to experiment with construction proofs from one form to another, such as converting an NFA to a DFA to a minimal state DFA to a regular expression or regular grammar. Click here for more information on what one can do with JFLAP. | ||
+ | * [http://www.jflap.org/ JFLAP] |
Текущая версия на 21:50, 17 мая 2012
Теоретические основы языков программирования
Лектор - Дмитрий Юрьевич Булычев
- Первое число - количество правильных ответов
- Второе чисто - количество засчитанных (правильных и грамотно обоснованных) ответов
Результаты второй контрольной так же будут опубликованы по ссылке выше
Содержание
Лекции
- Лекция №1 10.02.2012
- 17.02.2012
В семантике ошибка: правило для переменной вместо
[x](s)=s(x)
читать как
[x](s)=[s(x)](s).
- 24.02.2012
Домашние задания
Задание №1
Cрок сдачи 17 февраля 2011
Написать генерирующее расширения для программы возведения в степень.
int exp (int x, int n) { int y = 1; while (n) { if (n % 2) y *= x; n /= 2; x *= x; } return y; }
Это генерирующее расширение должно для своего единственного параметра n печатать остаточную программу, полученную специализацией функции exp на это значение n. Если это генерирующее расширение сохранит в себе какие-то черты exp, будет совсем хорошо.
Задание №2
Cрок сдачи 24 февраля 2011
Написать принтер, который по абстрактному синтаксическому дереву программы печатает её представление в конкретном синтаксисе (который мы обсуждали) и интерпретатор (который вычисляет значение выражения в данном состоянии).
Описание конкретного синтаксиса для представления программ на языке L:
- Программа представляется в виде последовательности слов. Разделителем служит перевод строки.
- Пусть E --- выражение, а |E| --- представление этого выражения в данном конкретном синтаксисе. Тогда:
- переменная v представляется в виде "x" v (то есть символ x (как терминал), и собственно имя переменной на следующей строчке).
- функция {x -> E} представляется в виде "f" x |E|
- применение функции F E представляется в виде "a" |E| |F|
- условное выражение C ? T : E представляется в виде "?" |C| |T| |E|
- бинарная операция X o Y представляется в виде "@" |X| |Y|
- константа i представляется в виде "!" i
- Контекст (список определений name1=expr1, name2=expr2 и т.д.) представляется как последовательность name1 |expr1| name2 |expr2| и т.д.
- Программа (то есть выражение E в контексте C) представляется как последовательность |C| ";" |E|.
- Все реализации д.з. №2 должны уметь читать файл, содержащий описание программы в таком синтаксисе (иначе невозможно ничего проверить).
Пример 1. Выражение
{x -> {y -> x + y}} 1 2
в данном конкретном синтаксисе выглядит так:
a a f x f y @ + x x x y ! 1 ! 2
Пример 2. Программа
fact = {n -> n ? n * (fact n-1) : 1}; fact 4
будет представлена как
fact f $0 ? x $0 @ * x $0 a x fact @ - x $0 ! 1 ! 1 ; a x fact ! 4
Программа, которая воспринимает программы в языке L в обычном синтаксисе, и печатает их представление в данной упрощенной форме. Бинарник для x86-linux, -h --- помощь.
Задание №3
Желаемый срок сдачи 26 февраля 2011
- Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {a, b, c}, состоящего из всех слов, в которых количество букв a, b и c одинаково.
- Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {0, 1}, состоящего из всех слов, в которых не встречается две единицы подряд.
- Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {0, 1, *}, состоящего из всех слов вида sas, где s --- непустая строка нулей и единиц любой длины, а a --- непустая строка из звездочек любой длины.
- Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {a, b}, состоящего из всех вида a^nb^m, где n <> m.
- Написать порождающую грамматику для языка над алфавитом {a, b}, состоящего из всех слов, в которых количество букв a в два раза больше, чем количество букв b.
- Правда ли, что любой рекурсивный язык контекстно-зависим (обратное, как известно, верно)?
- Написать реализацию построения НКА по регулярной грамматике; написать интерпретатор этого автомата, который проверяет принадлежность заданного слова языку, и принтер, который печатает граф переходов автомата в формате .dot пакета graphviz.
- Написать грамматику для порождения выражений в алфавите {x, +, *, (, )}, где x играет роль операндов, * и + --- левоассоциативные операции (то есть E+F+G означает ((E+F)+G)), операция * связывает операнды сильнее, чем + (то есть E+F*G означает E+(F*G)), причем порождаемые выражения НЕ ДОЛЖНЫ содержать ненужных скобок (а именно, например, выражение x+(x*x) не должно порождаться)
Генератор Залима для проверки 1-5 пунктов. Коментарии:
T -- терминальные символы. Пробелы и запятые игнорируются, т.е. abc == a b c == a b, c Все остальные символы считаются нетерминальными R -- правила преобразования вида: From : to пробелы и пустые строки игнорируются. Кроме того, можно указать свой чекер на JavaScript. Например: 1) return countChar(st, 'a') == countChar(st, 'b') && countChar(st, 'a') == countChar(st, 'c'); 2) return st.indexOf("11") == -1; 3) var matches = /^([10]+)[*]+([10]+)$/g.exec(st); return matches[1] == matches[2] && matches.length == 3; 4) var matches = /^(a*)(b*)$/g.exec(st); return matches.length == 3 && matches[1].length != matches[2].length; 5) return countChar(st, 'a') == countChar(st, 'b') * 2; init -- (пере)инициализация step -- выполнение "одного шага"
Задание №4
- Проверить, что статич. семаника L, которую мы определили на занятии (новая переменная для каждой fun + попарно различные имена в контексте + имена переменных в fun отличаются от имен определений в контексте) действительно позволяет избежать неприятностей при подстановке, когда свободная переменная в подставляемом замыкается каким-то fun в том, куда подставляется.
- Написать на L быстрое возведение в степень и сортировку списка.
- Модифицировать defun и deint и те правила семантики, в которых они используются, чтобы из семантики для вычисления выражения получилась семантика моновариантного специализатора.
- Запустить специализатор для возведения в степень при известном показателе; разобраться и проинтерпретировать результаты.
- Разобраться с вопросом о замкнутости множества всех регулярных языков относительно пересечения.
- Разобраться с вопросом о разрешимости проблемы эквивалентности регулярных грамматик (она же --- проблема эквивалентности конечных автоматов); если разрешима --- разработать и реализовать алгоритм проверки эквивалентности.
- Написать для конечных автоматов:
- Устранение \epsilon - переходов;
- Приведение к детерминированной форме;
- "Объединитель", "дополнитель" и "замыкатель".
Задание №5
- Реализовать преобразование рег. грамматики в рег. выражение, определяющее тот же язык.
- Реализовать обратное преобразование.
Задание №6
Реализовать приведение грамматики в НФХ и алгоритм Кока-Янгера-Касами.
Задание №7
Реализовать интерпретатор НМА и преобразование КС-грамматики в программу для него.
Задание №8
- Написать реализацию вычисления функций FIRST_k и FOLLOW_k.
- Реализовать функцию тестирования грамматики на принадлежность к классу LL(k).
Программа курса
- Языки программирования, синтаксис, семантика, прагматика. Когнитивные особенности человеческого мышления и их влияние на развитие языков программирования.
- Языки программирования в ретроспективе. Процедурное, объектно-ориентированное, логическое и функциональное программирование. Предметно-ориентированные языки. Языки вне классификации.
- Абстрактный и конкретный синтаксис. Статическая и динамическая семантика. Компиляция и интерпретация. Проекции Футамуры-Ершова.
- Генеративный и аналитический подходы к описанию синтаксиса. Формальные грамматики, иерархия Хомского.
- Регулярные языки и конечные автоматы. Применение регулярных выражений в народном хозяйстве (grep/sed/awk) и для лексического анализа (lex/flex). Отсутствие бесконтекстной лексики в реальных языках программирования.
- Контекстно-свободные грамматики. Нормальные формы Хомского и Грейбах. Алгоритмы Эрли и Кока-Янгера-Касами. Неконтекстосвободность реальных языков программирования.
- Нисходящий анализ. Возврат и заглядывание вперед. Класс языков LL(k). Рекурсивный спуск, магазинные автоматы, парсер-комбинаторы, PEG, "скаредный" разбор. GLL. Инструменты нисходящего анализа (Parsec, ANTLR и пр.)
- Восходящий анализ, классы LR(k) и LALR(k). GLR. Инструменты восходящего анализа (yacc/bison).
- Двухуровневые и атрибутные грамматики, вопросы применения на практике.
- Идентификация. Область видимости и область действия. Статическое и динамическое, раннее и позднее связывание.
- Энергичность и ленивость. Call-by-name, call-by-value, call-by-reference.
- Строгость, чистота, прозрачность по ссылкам.
- Языки с типами и языки без типов. Статическая и динамическая типизация.
- Номинальная и структурная эквивалентность типов. Простейшие конструкторы.
- Типы с кванторами и что они означают. Универсальные и экзистенциальные типы.
- Subtyping. Структурный и номинальный subtyping.
- Динамическая семантика языков. Операционная семантика большого и малого шага.
- Денотационный подход к описанию семантики.
- Аксиоматическая семантика. Верификация программ. Design by contract.
- Когерентность языков программирования и машинных архитектур. Языково-специфичные архитектуры, виртуальные машины и JIT-компиляция.
- * Структура рабочей программы. Код, данные, библиотеки, поддержка времени исполнения.
- * Задача генерации кода. Генерация кода путем интерпретации.
- * Восходящее переписывание деревьев и динамическое программирование (BURS).
- * Алгоритмы распределения регистров. Распределение регистров и раскраска графов.
- * Параллелизм на уровне инструкций. Планирование инструкций.
- * Анализ потока управления. Глубинное остовное дерево, доминирование, анализ циклической структуры программ. Сводимость. Устранение недостижимого кода, оптимальная линеаризация.
- * Анализ потока данных. Полурешеточная модель. RD, LV, AE, UEU. Устраненние мертвого кода, экономия общих подвыражений, понижение силы операций, чистка циклов.
* - вопросы будут рассмотрены при наличии времени.
Список литературы
- S.Muchnik. Advanced Compiler Design & Implementation. Academic Press, Morgan Kaufmann, 1998.
- А.Ахо, Р.Сети, С.Ульман. Компиляторы: принципы, технологии, инструменты. Вильямс, 2003.
- А.Ахо, С.Ульман. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции. Том 1. М., "Мир", 1978.
- F.Nielsen. Principles of Program Analysis. Springer, 2005.
- F.Nielse, H-R.Nielsen. Semantics with Applications. Wiley Professional Computing, 1992.
- B.Pierce. Types and Programming Languages. MIT Press, 2002.
- T.Пратт. Языки программирования: разработка и реализация. 1978.
- Б.К.Мартыненко. Языки и трансляции. Из-во СПбГУ, 2008.
Список групп для выполнения задач
- [Haskell] Мартынов Семён, Башоров Залим, Казенюк Сергей, Витвицкий Александр, Тугарёв Денис.
- Кринкин Михаил, Лазарев Сергей, Фофанова Мария, Бандурин Дмитрий, Ждан Анна
- [JAVA] Сорокин Артём, Коровин Алексей, Опейкин Александр, Шеставин Дмитрий, Владислав Савельев
- [C++] Иванов Антон, Крашенинникова Ксения, Лепенькин Ярослав, Диевский Алексей, Кормишин Сергей
- Певзнер Алина, Князев Сергей
- [JAVA] Великий Алексей.
* Не более 5 человек в каждой группе; старайтесь выравнивать группы по уровню, и не повторяться в выборе языков.
Полезные ссылки
JFLAP
JFLAP is software for experimenting with formal languages topics including nondeterministic finite automata, nondeterministic pushdown automata, multi-tape Turing machines, several types of grammars, parsing, and L-systems. In addition to constructing and testing examples for these, JFLAP allows one to experiment with construction proofs from one form to another, such as converting an NFA to a DFA to a minimal state DFA to a regular expression or regular grammar. Click here for more information on what one can do with JFLAP.