Compilerbau

Compilerbau ist der Bereich der Informatik, der sich mit der Übersetzung von Programmiersprachen in ausführbaren Code beschäftigt. Ziel ist es, korrekten, effizienten Code zu erzeugen und Übersetzungsprozesse zuverlässig zu gestalten. Typische Aufgaben umfassen Analyse, Optimierung und Generierung von Code für verschiedene Zielplattformen.

Ein Compiler gliedert sich üblicherweise in Frontend und Backend. Das Frontend analysiert Quelltext, prüft Semantik und erzeugt eine interne Darstellung. Das Backend übersetzt diese Darstellung in Zielcode, führt Optimierungen durch und sorgt für die Integration in das übrige System.

Die Lexikalische Analyse wandelt Quelltext in Tokens um. Die Syntaxanalyse (Parsing) prüft die Struktur gemäß einer formalen Grammatik und erzeugt einen abstrakten Syntaxbaum. Typische Parserverfahren sind LL- oder LR-/LALR-Parser, ergänzt durch Fehlerbehandlung.

In der semantischen Phase erfolgt Typprüfung, Namensauflösung und Aufbau von symbolischen Informationen. Diese Phase sorgt für Konsistenz und trägt Typinformationen in die folgenden Schritte.

Zwischenrepräsentationen wie Drei-Adress-Code oder SSA ermöglichen Optimierungen, etwa Konstantenfaltung, Dead Code Elimination, Schleifenoptimierung und Speicherzugriffsoptimierung. Auf IR bauen weitere Backend- optimierungen auf, bevor Maschinencode erzeugt wird.

Die Codegenerierung übersetzt die IR in Maschinencode oder Bytecode, führt Registerallokation und Befehlsauswahl durch und generiert zielarchitekturspezifischen Code. Oft folgt ein Linker, der Module zu einem ausführbaren Programm verbindet. Tools unterstützen den Prozess, z. B. Parsergeneratoren und LLVM.