Objekt-Orientierung im Compilerbau Seit der Entwicklung der ersten Compiler wurden für sehr viele Programmiersprachen Compiler entwickelt. Jeder Informatikstudierende ist zum Beispiel der Umgang mit einem C- oder vielleicht auch Java-Compiler gewohnt. Am Anfang galten Compiler als nur sehr schwer zu implementierende Programme. Seitdem wurden aber systematische Techniken und Werkzeuge zur automatischen Erzeugung von (Teilen von) Compilern entwickelt. Nur wenige Personen kommen allerdings in die Situation, für eine höhere Programmiersprache einen Compiler zu entwickeln. Aber auch andere "Dinge" sind wie Programme einer Sprache zu analysieren und zu verarbeiten: Filter-Werkzeuge wie grep, sed oder awk agieren auf einem (zeilenweisen) Strom von Zeichen, analysieren die Zeichen und geben einen Strom von Zeichen aus. Applikationen lesen, untersuchen und schreiben Konfigurationsdateien. Pretty-Printer oder auch Präprozessoren erkennen Programme einer höheren Sprache und geben diese textuell abgeändert wieder aus. Techniken des Compilerbaus finden daher in der Entwicklung von Software auch weiterhin häufig Verwendung. Allerdings ist die Entwicklung derartiger Software noch immer nicht ohne Probleme: Die Entwicklung von Übersetzer-Software ist von Hand sehr mühsam und fehleranfällig, und die entwickelten Übersetzer sind nur schwer zu erweitern. Es empfiehlt sich daher, Werkzeuge zur Generierung von Software zu verwenden. Diese sind allerdings für Anfänger nicht leicht zu erlernen und fest auf ihre Funktionalität begrenzt. Eine Erweiterung der Werkzeuge ist kaum möglich. Xerox PARC hat, basierend auf Ideen der Sprache Simula, etwa um 1970 anhand der Programmiersprache Smalltalk die Technik der objekt-orientierten Programmierung erfunden. Objekt-orientierte Programmierung ist das Programmierkonzept der vergangenen Jahre. Viele der heute verwendeten Programmiersprachen sind entweder von Grund auf objekt-orientiert (zum Beispiel Java, C++ oder SmallTalk) oder wurden im Lauf der Zeit mit objekt-orientierten Erweiterungen versehen (zum Beispiel Basic oder Pascal). Selbst manche Skriptsprachen besitzen objekt-orientierte Eigenschaften (zum Beispiel JavaScript oder Python), und selbst nicht objekt-orientierte Sprachen wie C können objekt-orientiert verwendet werden. Es ist daher naheliegend, die Objekt-Orientierung auf das Problem der Verarbeitung von Sprachen anzuwenden, um zu zeigen, daß ... ... durch den Einsatz der objekt-orientierten Programmierung die Entwicklung von (Teilen von) Compilern vereinfacht werden kann. ... die so entwickelten Werkzeuge und deren Resultate an Mächtigkeit gegenüber den Werkzeugen und Resultaten der gängigen Techniken gewinnen. ... auch objekt-orientiert konzipierte Software des Compilerbaus der Vorteil der leichten Erweiterbarkeit zugute kommt. ... die Wiederverwendung von Klassen und Objekten die Entwicklung und Verwendung von Scannern oder Compilern erleichtert. ... die objekt-orientierte Programmierung ein Automatismus für divide & conquer ist und auch hier gewinnbringend genutzt werden kann. Selbst komplexe Algorithmen des Compilerbaus zerfallen so in kleine, einfache Teilprobleme und sind dadurch in der Lehre für Studierende leicht zu verstehen bzw. sogar selbständig zu entdecken. ... der Einsatz verschiedener typischer Entwurfsmuster der Objekt-Orientierung die Flexibilität und Erweiterbarkeit zum Beispiel eines Scanners oder eines Compilers wesentlich erhöht.

In dieser Dissertation, schaue ich auf objekt-orientierte Metamodellierung und wie sie verwendet werden kann, um Computersprachen zu beschreiben. Dabei, fokussiere ich mich nicht nur auf die Beschreibung von Sprachen, sondern auch auf die Verwendung von Sprachbeschreibungen zur automatischen Erzeugung von Sprachwerkzeugen aus Sprachbeschreibungen. Ich nutze die Idee von Metasprachen und Metawerkzeugen. Metasprachen werden verwendet um bestimmte Sprachaspekte, wie Notationen und Semantiken, zu beschreiben, und Metawerkzeuge werden verwendet um Sprachwerkzeuge wie Editoren und Interpreter aus entsprechenden Beschreibungen zu erzeugen. Diese Kombination von Beschreibung und automatischer Entwicklung von Werkzeugen ist als Domänenspezifische Modellierung (DSM) bekannt. Ich verwende DSM basierend auf objekt-orientierter Metamodellierung zur Beschreibung der wichtigen Aspekte ausführbarer Computersprachen. Ich untersuche existierende Metasprachen und Metawerkzeuge für die Beschreibung von Sprachvorkommen, ihrer konkreten Repräsentation und Semantik. Weiter, entwickle ich eine neue Plattform zur Beschreibung von Sprachen basierend auf dem CMOF-Modell der OMG MOF 2.x Empfehlungen. Ich entwickle eine Metasprache und Metawerkzeug für textuelle Notationen. Schlussendlich, entwickle ich eine graphische Metasprache und Metawerkzeug zur Beschreibung von operationaler Semantik von Computersprachen. Um die Anwendbarkeit der vorgestellten Techniken zu prüfen, nehme ich SDL, die Specification and Description Language, als einen Archetypen für textuell notierte Sprachen mit ausführbaren Instanzen. Für diesen Archetyp zeige ich, dass die präsentierten Metasprachen und Metawerkzeuge es erlauben solche Computersprachen zu beschreiben und automatisch Werkzeuge für diese Sprachen zu erzeugen. / In this thesis, I look into object-oriented meta-modelling and how it can be used to describe computer languages. Thereby, I do not only focus on describing languages, but also on utilising the language descriptions to automatically create language tools from language descriptions. I use the notion of meta-languages and meta-tools. Meta-languages are used to describe certain language aspects, such as notation or semantics, and meta-tools are used to create language tools, such as editors or interpreters, from corresponding descriptions. This combination of describing and automated development of tools is known as domain specific modelling (DSM). I use DSM based on object-oriented meta-modelling to describe all important aspects of executable computer languages. I look into existing meta-languages and meta-tools for describing language utterances, their concrete representation, and semantics. Furthermore, I develop a new platform to define languages based on the CMOF-model of the OMG MOF 2.x recommendations. I develop a meta-language and meta-tool for textual language notations. Finally, I develop a new graphical meta-language and meta-tool for describing the operational semantics of computer languages. To prove the applicability of the presented techniques, I take SDL, the Specification and Description Language, as an archetype for textually notated languages with executable instances. For this archetype, I show that the presented meta-languages and meta-tools allow to describe such computer languages and allow to automatically create tools for those languages.