Generisanje programskog koda
Prof. dr Igor Dejanović (igord at uns ac rs)
Kreirano 2024-09-30 Mon 13:41, pritisni ESC za mapu, m za meni, Ctrl+Shift+F za pretragu
Sadržaj
1. Uvod
1.1. Cilj
- Imamo kreiran DSL i iskaze na njemu (mograme) i šta sada?
- Krajnji cilj nam je dobijanje izvršivog softvera na bazi naših mograma.
1.2. Semantika jezika
Pragmatični načini definisanja:
- Transformacija iskaza jezika na jezik sa već definisanom semantikom
(kompajleri/generatori koda).
- DSL → GPL → asemblerski kôd → mašinski kôd → interpretiranje (na procesoru).
- DSL → GPL → VM code → interpretiranje (na virtuelnoj mašini).
- Interpretiranje.
- DSL → interpretiranje
- Obično se za strukturalne aspekte sistema koristi generisanje koda dok se interpreteri koriste kod aspekata ponašanja.
2. Generisanje koda
2.1. Generisanje koda (kompajliranje)
2.2. Pristupi u generisanju koda
- Naivan pristup - kombinovanje fragmenata koda - upotreba komandi print oblika.
- API bazirano generisanje
- Inline generisanje
- Generisanje bazirano na šablonima i obrađivačima šablona - Template Engines.
2.3. Print pristup
- Generisan kôd se dobija print komandom uz korišćenje spajanja i interpolacije stringova.
- Koriste se standardni iskazi jezika domaćina za uslove i petlje.
- Jednostavan pristup ali loše skalira. Kod složenijeg koda koji se generiše čitkost je niskog nivoa.
2.4. print pristup - primer
class Class(object):
def __init__(self, name, attributes):
self.name = name
self.attributes = attributes
classes = []
classes.append(Class("Student",
[("String", "ime"),
("String", "prezime"),
("String", "brojIndeksa")]))
classes.append(Class("Predmet",
[("String", "naziv"),
("String", "nastavnik"),
("int", "ESBP")]))
ime_paketa = "fakultet"
print "package %s;" % ime_paketa
print
for cls in classes:
print "public class %s {" % cls.name
print
for attr in cls.attributes:
print " protected %s %s;" % (attr[0], attr[1])
print
for attr in cls.attributes:
print " public %s get%s(){" % \
(attr[0], attr[1].capitalize())
print " return %s;" % attr[1]
print " }"
print
print " public void set%s(%s %s){" % \
(attr[1].capitalize(), attr[0], attr[1])
print " this.%s = %s;" % (attr[1], attr[1])
print " }"
print
print "}"
print
2.5. Print pristup - generisani kod
package fakultet;
public class Student {
protected String ime;
protected String prezime;
protected String brojIndeksa;
public String getIme(){
return ime;
}
public void setIme(String ime){
this.ime = ime;
}
public String getPrezime(){
return prezime;
}
public void setPrezime(String prezime){
this.prezime = prezime;
}
public String getBrojindeksa(){
return brojIndeksa;
}
public void setBrojindeksa(String brojIndeksa){
this.brojIndeksa = brojIndeksa;
}
}
2.6. API bazirano generisanje koda
2.7. Obrađivači šablona (Template Engines)
- Za opis generisanog programskog kôda koristi se DSL za zadavanje šablona.
- Fiksni delovi generisanog koda su definisani bez izmena.
- Varijabilni delovi su definisani upotrebom posebnih iskaza šablon DSL-a i biće interpretirani od strane obrađivača šablona u vreme generisanja koda.
2.8. Arhitektura
2.9. Primer - Jinja/Django
{% for component in components %}
<component class="struct">
<type class="char">{{component.type_name}}</type>
<name class="char">{{component.fqn}}</name>
<parameters class="struct">
{% for parameter in component.all_properties %}
<parameter class="struct">
{% if parameter.child_property -%}
<parent class="char">parameter.owner.name</parent>
{% endif %}
<name class="char">{{parameter.name}}</name>
<value class="double">{{parameter}}</value>
</parameter>
{% endfor %}
</parameters>
<terminals class="struct">
{% for terminal in component %}
<terminal class="struct">
<name class="char">{{terminal.name}}</name>
<type class="char">{{terminal.type}}</type>
<node class="char">{{terminal.node}}</node>
</terminal>
{% endfor %}
</terminals>
</component>
{% endfor %}
2.10. Primer - JSP
<html>
<head><title>First JSP</title></head>
<body>
<%
double num = Math.random();
if (num > 0.95) {
%>
<h2>You'll have a luck day!</h2><p>(<%= num %>)</p>
<%
} else {
%>
<h2>Well, life goes on ... </h2><p>(<%= num %>)</p>
<%
}
%>
<a href="<%= request.getRequestURI() %>"><h3>Try Again</h3></a>
</body>
</html>
2.11. Primer - PHP
<?php
$Fname = $_POST["Fname"];
$Lname = $_POST["Lname"];
?>
<html>
<head>
<title>Personal INFO</title>
</head>
<body>
<form method="post" action="<?php echo $PHP_SELF;?>">
First Name:<input type="text" size="12" maxlength="12" name="Fname"><br />
Last Name:<input type="text" size="12" maxlength="36" name="Lname"><br />
</form>
<?
echo "Hello, ".$Fname." ".$Lname.".<br />";
?>
</body>
</html>
2.12. Primer - Ruby ERB
<h1>Listing Books</h1>
<table>
<tr>
<th>Title</th>
<th>Summary</th>
<th></th>
<th></th>
<th></th>
</tr>
<% @books.each do |book| %>
<tr>
<td><%= book.title %></td>
<td><%= book.content %></td>
<td><%= link_to "Show", book %></td>
<td><%= link_to "Edit", edit_book_path(book) %></td>
<td><%= link_to "Remove", book, method: :delete, data: { confirm: "Are you sure?" } %></td>
</tr>
<% end %>
</table>
<br />
<%= link_to "New book", new_book_path %>
2.13. Primer - Xtend
def compile(Entity e) '''
«IF e.eContainer.fullyQualifiedName != null»
package «e.eContainer.fullyQualifiedName»;
«ENDIF»
public class «e.name» «IF e.superType != null
»extends «e.superType.fullyQualifiedName» «ENDIF»{
«FOR f:e.features»
«f.compile»
«ENDFOR»
}
'''
def compile(Feature f) '''
private «f.type.fullyQualifiedName» «f.name»;
public «f.type.fullyQualifiedName» get«f.name.toFirstUpper»() {
return «f.name»;
}
public void set«f.name.toFirstUpper»(«f.type.fullyQualifiedName» «f.name») {
this.«f.name» = «f.name»;
}
'''
}
2.14. Primer - Stratego
2.15. In-line generisanje koda
- Ciljni jezik poseduje iskaze koji se u vreme kompajliranja zamenjuju drugim konstrukcijama istog jezika.
- Ova zamena se obavlja najčešće posebnim alatom koji se naziva predprocesor.
- Predprocesiranje može da se obavlja u više koraka, odnosno možemo imati više predprocesora koji će vršiti ekspanziju koda pre faze kompajliranja.
2.16. Primer - C predprocesor
#include <stdio.h>
#define SLICES 8
#define ADD(x) ( (x) / SLICES )
int main()
{
int a = 0, b = 10, c = 6;
a = ADD(b + c);
printf("%d\n", a);
return 0;
}
2.17. U svim slučajevima…
- …imamo fiksni, nepromenjivi deo programskog koda i varijabilni deo.
- Šta će u našem slučaju biti izvor za koji definiše varijabilni deo?
2.18. Šta i kako generisati?
- Truditi se da generisan kod bude čitak. Očuvati nazubljivanje, generisati komentare, u komentarima jasno napisati da je generisani kod u pitanju i na osnovu čega je generisan.
- Ukoliko DSL dobro pokriva ciljni domen moguće je generisati 100% programskog koda. Ovo je obično slučaj kod zrelih DSL-ova.
- Često u toku razvoja, i zbog praktičnih razloga, DSL ne pokriva domen u potpunosti. U tom slučaju generiše se deo programskog koda, dok se deo piše ručno na jeziku ciljne platforme.
- U ovom slučaju moramo rešiti problem integracije ručno pisanog i generisanog koda.
2.19. Ručne izmene u generisanom kodu
- Ponovno generisanje celih fajlova vs. očuvanje ručnih izmena.
- Kod očuvanja ručnih izmena u generisanom kodu koriste se tzv. zaštićene sekcije (protected regions). Najčešće posebne oznake unutar komentara.
- Zaštićene regije komplikuju implementaciju generatora i kontrolu verzija - izbegavati.
- Kôd koji se uvek generiše potpuno ne čuvati u sistemu za kontrolu verzija bez
potrebe - uvek ga možete izgenerisati! Isti je razlog zbog koga ne čuvate Java
.classfajlove.
2.20. Generisani kôd i kontrola verzija
- Kod koji se uvek generiše potpuno ne čuvati u sistemu za kontrolu verzija bez potrebe - uvek ga možete izgenerisati!
- Razlog je isti zbog kod ne čuvate npr. Java
.classfajlove. - … osim u slučaju kada VCS koristite za integraciju ručno pisanog koda.
2.21. Integracija generisanog i ručno pisanog koda
- Najčešće se koriste mogućnosti ciljnog programskog jezika.
- Na primer, ukoliko je u pitanju OO jezik možemo koristiti nasleđivanje ili ukoliko jezik podržava parcijalne klase (npr. .NET).
2.22. Obrasci za integraciju kod OO jezika - 1
Generisani kôd poziva ručno pisani.
2.23. Obrasci za integraciju kod OO jezika - 2
Ručno pisani kôd poziva generisani.
2.24. Obrasci za integraciju kod OO jezika - 3
Generisani kôd nasleđuje apstraktne klase ili implementira interfejse (ručno pisane). Ručno pisani kod poziva generisani preko interfejsa ili apstraktnih klasa.
2.25. Obrasci za integraciju kod OO jezika - 4
Ručno pisani kôd nasleđuje i redefiniše generisani.
2.26. Obrasci za integraciju kod OO jezika - 5
Generisani kôd nasleđuje i poziva ručno pisani. Na primer, implementacija apstraktnih metoda u kojoj se koriste pozivi konkretnih metoda.
2.27. Obrasci za integraciju kod OO jezika - 6
Generisani kôd nasleđuje ručno pisani i definiše apstraktne metode. Ručno pisani kôd poziva konkretne metode kao i apstraktne metode koje definiše generisani kod. Implementacija Template Method dizajn obrasca.
2.28. Integracija upotrebom VCS
3. Interpretiranje
3.1. Interpretiranje
- Interpreter je softver koji čita mogram i dinamički ga evaluira u vreme izvršavanja (runtime).
- Nema generisanja koda.
- Brži round-trip u razvoju ali sporije izvršavanje.
- Često teže debagovanje ukoliko ne postoje specijalizovani debageri.
3.2. Arhitektura pristupa
3.3. Primer - Arpeggio i textX
- Arpeggio textX su parseri koji vrši interpretiranje gramatike jezika.
- Parser se ne generiše već se arpeggio konfiguriše gramatikom jezika i posle toga je spreman da parsira proizvoljne iskaze na definisanom jeziku.
4. Finalne napomene
4.1. Vreme analize modela - generatori vs. interpreteri
- Analiza modela se kod generatora obavlja u vreme izgradnje dok se kod interpretera obavlja u vreme izvršavanja.
- Postoje interpreteri koji će pre startovanja mograma obaviti analizu u cilju otkrivanja čestih grešaka.
- Određeni interpreteri vrše validaciju mograma i zatim ga transformišu u efikasan međuformat (npr. bytecode za Java virtualnu mašinu).
- Takođe, određeni generatori vrše generisanje koda u vreme izvršavanja (npr. JIT kompajleri).
4.2. Generisanje ili interpretacija?
- Na ovo pitanje ne postoji opšti odgovor.
- Zavisi od jezika, domena, zahteva u razvoju kao i zahtevanih nefunkcioanlnih osobina.
- Često se u praksi ova dva pristupa kombinuju.
5. Literatura
- Igor Dejanović, Jezici specifični za domen, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 2021. (dostupno u skriptarnici FTN-a)