Parserbau

Parserbau bezeichnet die Entwicklung von Parsern, also Softwarekomponenten, die Eingaben gemäß einer formalen Grammatik analysieren und syntaktische Strukturen wie Parsebäume oder abstrakte Syntaxbäume erzeugen. Ziel ist die syntaktische Validierung von Eingaben, die Vorbereitung weiterer Schritte wie Semantikanalyse, Optimierung oder Codegenerierung.

Zentrale Grundlagen sind Grammatiken, Tokens und die Trennung von Lexing und Parsing. Parser arbeiten meist mit kontextfreien Grammatiken. Es gibt verschiedene Parsing-Strategien: Top-down-Verfahren wie rekursiver Abstieg (LL(k)) und Bottom-up-Verfahren wie LR-, SLR-, LALR- und LR(1)-Parsern; alternativ stehen Parsing-Expression-Grammatiken (PEGs) zur Verfügung, die deterministisch sind. Die Wahl beeinflusst Komplexität, Ambiguität und Fehlerbehandlung.

Bei der Praxis unterscheidet man handgeschriebene Parser und Parsergeneratoren. Parsergeneratoren wie YACC/Bison, ANTLR, JavaCC oder ANTLR erzeugen aus einer Grammatikspezifikation Quellcode. In der Regel werden zusätzlich Lexer/Tokenizer verwendet, um Quelltext in Tokenströme zu zerlegen. Der Parser erzeugt aus Tokenfolgen einen Parsebaum oder einen AST und verknüpft oft Semantik-Aktionen mit Grammatikregeln.

Anwendungsgebiete des Parserbaus reichen von Compilern und Interpretern bis zu Domänen-Sprachen, Datenformaten (z. B. JSON, XML) und Konfigurationsdateien. Zu den Herausforderungen gehören Mehrdeutigkeit, linke Rekursion, robuste Fehlerausgabe, Performance und die Wartbarkeit der Grammatik.

Gute Praxis im Parserbau umfasst eine klare Trennung von Grammatik, Semantik und Fehlerbehandlung, schmale Grammatikmodule, regelmäßige Tests mit Realltexten und eine Iteration über Grammatikanpassungen, um Kompatibilität und Erweiterbarkeit sicherzustellen.