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home	IFM 5.21: Compilerbau (Winter 2023/24)

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Kursbeschreibung

Der Compiler ist das wichtigste Werkzeug in der Informatik. In der Königsdisziplin der Informatik schließt sich der Kreis, hier kommen die unterschiedlichen Algorithmen und Datenstrukturen und Programmiersprachenkonzepte zur Anwendung.

In diesem Modul geht es um ein grundlegendes Verständnis für die wichtigsten Konzepte im Compilerbau. Wir schauen uns dazu relevante aktuelle Tools und Frameworks an und setzen diese bei der Erstellung eines kleinen Compiler-Frontends für Mini-Python ein.

Überblick Modulinhalte

1. Lexikalische Analyse: Scanner/Lexer

   • Reguläre Sprachen
   • Generierung mit ANTLR

2. Syntaxanalyse: Parser

   • Kontextfreie Grammatiken (CFG)
   • LL-Parser (Top-Down-Parser)
   • Generierung mit ANTLR

3. Semantische Analyse: Attributierte Grammatiken und Symboltabellen

   • Namen und Scopes
   • Typen, Klassen, Polymorphie

4. Zwischencode: Intermediate Representation (IR), Builder

5. Interpreter: AST-Traversierung

Team

• BC George
• Carsten Gips

Kursformat

Vorlesung (2 SWS)	Praktikum (2 SWS)
Di, 08:00 - 09:30 Uhr	Fr, 16:15 - 17:45 Uhr
online/C1	online/D328

Durchführung als Flipped Classroom (Carsten) bzw. Vorlesung (BC): alle Sitzungen online/per Zoom (Zugangsdaten siehe ILIAS)

Prüfungsform, Note und Credits

Parcoursprüfung, 5 ECTS

• unbenotet: Alle vier Übungsblätter ausreichend bearbeitet und Ergebnisse vorgestellt/diskutiert
• unbenotet: Aktive Teilnahme an den drei gemeinsamen Terminen mit der University of Alberta (Edmonton)
• benotet (30%): Vortrag: Vorstellung der Ergebnisse der freien Aufgabe, 30 Minuten Dauer
• benotet (70%): Mündliche Prüfung

Gesamtnote: 30% Vortrag plus 70% mdl. Prüfung

Materialien

Literatur

1. "Compiler: Prinzipien, Techniken und Werkzeuge". Aho, A. V. und Lam, M. S. und Sethi, R. und Ullman, J. D., Pearson Studium, 2008. ISBN 978-3-8273-7097-6.

2. "Crafting Interpreters". Nystrom, R., Genever Benning, 2021. ISBN 978-0-9905829-3-9.

3. "Introduction to Compiler Design". Mogensen, T., Springer, 2017. ISBN 978-3-319-66966-3. DOI 10.1007/978-3-319-66966-3.

4. "The Definitive ANTLR 4 Reference". Parr, T., Pragmatic Bookshelf, 2014. ISBN 978-1-9343-5699-9.

Tools

• github.com/antlr

Fahrplan

Vorlesung

Woche	Datum	Themen	Lead	Bemerkung
41	Di, 10.10.	Orga (Zoom) || Überblick | Sprachen | Anwendungen	Carsten, BC
42	Di, 17.10.	Reguläre Sprachen	BC
42	Fr, 20.10. (Praktikum)	Lexer mit ANTLR	Carsten
43	Di, 24.10.	CFG	BC
43	Fr, 27.10. (Praktikum)	LL-Parser	BC
44	Mo, 30.10., 17:00-18:00 Uhr	Edmonton I: ANTLR + Live-Coding (CA)		online bzw. H10
44	Di, 31.10.	Parser mit ANTLR | Grenze Lexer und Parser	Carsten
45	Di, 07.11.	Überblick Symboltabellen | Symboltabellen: Scopes | Symboltabellen: Funktionen | Symboltabellen: Klassen	Carsten	B01
46	Di, 14.11.	Attributierte Grammatiken	BC
46	Fr, 17.11. (Praktikum)	Syntaxgesteuerte Interpreter | AST-basierte Interpreter 1 | AST-basierte Interpreter 2	Carsten
47	Di, 21.11.	Attributierte Grammatiken	BC	B02
48	Di, 28.11.	Überblick Zwischencode | Mini-Python (Builder)	BC
48	Di, 28.11., 18:00-19:00 Uhr	Edmonton II: Vortrag Mindener Projekte (DE)
49	Mi, 06.12., 18:00-19:00 Uhr	Edmonton III: Vortrag Edmontoner Projekte (CA)		B03
50	Di, 12.12.	Freies Arbeiten / B03 (Nachfrist)	Carsten
51	Di, 19.12.	B04	Carsten, BC
02	Di, 09.01.	Freies Arbeiten	Carsten
03	Di, 16.01.	Freies Arbeiten	Carsten
04	Mo, 22.01., 11:45-13:15 Uhr, B70	Besuch von Prof. Nelson Amaral in Minden (Vortrag und Gespräch mit Studierenden), B70	BC
04	Di, 23.01.	Vortrag: Termine siehe Etherpad	Carsten, BC
04	Fr, 26.01. (Praktikum)	Vortrag: Termine siehe Etherpad	Carsten, BC
06	Do, 08.02.	Mündliche Prüfung: Termine siehe Buchungsliste	Carsten, BC

[Bitte geben Sie uns Feedback: Nehmen Sie bitte an der anonymen Umfrage zu Compilerbau (Bachelor) teil.]{.alert}

Praktikum

Woche	Blatt	Abgabe ILIAS	Vorstellung Praktikum
45	B01: Grammatik, ANTLR, AST (Mini-Python)	Fr, 10.11., 16:00 Uhr (Link)	Fr, 10.11.
47	B02: AST und Symboltabellen (Mini-Python)	Fr, 24.11., 16:00 Uhr (Link)	Fr, 24.11.
49	B03: Interpreter (Mini-Python)	Fr, 08.12., 16:00 Uhr (Link) (Nachfrist: Di, 12.12., 08:00 Uhr)	Fr, 08.12. (Nachfrist: Di, 12.12., Vorlesungsslot)
51	B04: Builder und freie Aufgabe (Mini-Python)	Di, 19.12., 08:00 Uhr (Link)	Di, 19.12. (Vorlesungsslot)
04	Freie Aufgabe (Mini-Python)	Di, 23.01., 08:00 Uhr (Link)	Di, 23.01. (Vorlesungsslot) / Fr, 26.01. (Praktikum)

Förderungen und Kooperationen

Kooperation mit University of Alberta, Edmonton (Kanada)

Über das Projekt "We CAN virtuOWL" der Fachhochschule Bielefeld ist im Frühjahr 2021 eine Kooperation mit der University of Alberta (Edmonton/Alberta, Kanada) im Modul "Compilerbau" gestartet.

Wir freuen uns, auch in diesem Semester wieder drei gemeinsame Sitzungen für beide Hochschulen anbieten zu können. (Diese Termine werden in englischer Sprache durchgeführt.)

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LICENSE

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