IntroductionToProgrammingLanguages

Введение в языки программирования

Лектор - Дмитрий Юрьевич Булычев

Лекции

• Лекция №1 10.02.2012

Домашние задания

• [Задание №1] срок 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.

Программа курса

• 1. Языки программирования, синтаксис, семантика, прагматика. Когнитивные особенности человеческого мышления и их влияние на развитие языков программирования.
• 2. Языки программирования в ретроспективе. Процедурное, объектно-ориентированное, логическое и функциональное программирование. Предметно-ориентированные языки. Языки вне классификации.
• 3. Абстрактный и конкретный синтаксис. Статическая и динамическая семантика. Компиляция и интерпретация. Проекции Футамуры-Ершова.
• 4. Генеративный и аналитический подходы к описанию синтаксиса. Формальные грамматики, иерархия Хомского.
• 5. 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.
• 7. Контекстно-свободные грамматики. Нормальные формы Хомского и Грейбах. Алгоритмы Эрли и Кока-Янгера-Касами. Неконтекстосвободность реальных языков программирования.
• 6. 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.)
• 7. Восходящий анализ, классы LR(k) и LALR(k). GLR. Инструменты восходящего анализа (yacc/bison).
• 8. Двухуровневые и атрибутные грамматики, вопросы применения на практике.
• 9. Идентификация. Область видимости и область действия. Статическое и динамическое, раннее и позднее связывание.
• 10. Энергичность и ленивость. Call-by-name, call-by-value, call-by-reference.
• 11. Строгость, чистота, прозрачность по ссылкам.
• 12. Языки с типами и языки без типов. Статическая и динамическая типизация.
• 13. Номинальная и структурная эквивалентность типов. Простейшие конструкторы.
• 14. Типы с кванторами и что они означают. Универсальные и экзистенциальные типы.
• 15. Subtyping. Структурный и номинальный subtyping.
• 16. Динамическая семантика языков. Операционная семантика большого и малого шага.
• 17. Денотационный подход к описанию семантики.
• 18. Аксиоматическая семантика. Верификация программ. Design by contract.
• 19. Когерентность языков программирования и машинных архитектур. Языково-специфичные архитектуры, виртуальные машины и JIT-компиляция.
• 20*. Структура рабочей программы. Код, данные, библиотеки, поддержка времени исполнения.
• 21*. Задача генерации кода. Генерация кода путем интерпретации.
• 22*. Восходящее переписывание деревьев и динамическое программирование (BURS).
• 23*. Алгоритмы распределения регистров. Распределение регистров и раскраска графов.
• 24*. Параллелизм на уровне инструкций. Планирование инструкций.
• 25*. Анализ потока управления. Глубинное остовное дерево, доминирование, анализ циклической структуры программ. Сводимость. Устранение недостижимого кода, оптимальная линеаризация.
• 26*. 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

• 1. S.Muchnik. Advanced Compiler Design & Implementation. Academic Press, Morgan Kaufmann, 1998.
• 2. А.Ахо, Р.Сети, С.Ульман. Компиляторы: принципы, технологии, инструменты. Вильямс, 2003.
• 3. А.Ахо, С.Ульман. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции. Том 1. М., "Мир", 1978.
• 4. F.Nielsen. Principles of Program Analysis. Springer, 2005.
• 5. F.Nielse, H-R.Nielsen. Semantics with Applications. Wiley Professional Computing, 1992.
• 6. B.Pierce. Types and Programming Languages. MIT Press, 2002.
• 7. T.Пратт. Языки программирования: разработка и реализация. 1978.
• 8. Б.К.Мартыненко. Языки и трансляции. Из-во СПбГУ, 2008.

Список групп для выполнения задач

• 1. Мартынов Семён, Башоров Залим, Казенюк Сергей, Витвицкий Александр, Тугарёв Денис.
• 2. Кринкин Михаил, Лазарев Сергей, Фофанова Мария, Бандурин Дмитрий, Ждан Анна
• 3. Сорокин Артём, Коровин Алексей, Опейкин Александр, Шеставин Дмитрий, Владислав Савельев
• 4. Иванов Антон, Крашенинникова Ксения, Лепенькин Ярослав, Диевский Алексей, Кормишин Сергей
• 5. Певзнер Алина
• 6.

* Не более 5 человек в каждой группе; старайтесь выравнивать группы по уровню.

Полезные ссылки

• Latest OCaml release
• Documentation and user’s manual