¶ Programmiersprachen
¶ Klassifizierungen
Programmiersprachen werden nach drei Kriterien klassifiziert:
- Maschinennähe: Wie nah ist die Sprache an der Hardware?
- Programmierparadigma: Welches Denkmodell liegt zugrunde? (siehe Programmierparadigmen)
- Generation: Historische Einordnung — für den Unterricht nicht relevant.
Alle Programmiersprachen haben eines gemeinsam: Sie werden letztlich in Maschinensprache übersetzt.
¶ Hierarchie der Maschinennähe
Maschinensprache ist direkt ausführbarer Binärcode. Assembler ist eine mnemonische Darstellung davon — Befehle wie mov ax, 2 manipulieren Register direkt. Die ALU (Arithmetic Logic Unit) führt die eigentlichen Rechenoperationen durch. Das Übersetzungsprogramm von Assembler-Code zu Maschinencode heißt ebenfalls Assembler.
¶ Compiler, Interpreter, Hybrid
Jede Hochsprache muss irgendwie zur Maschinensprache gelangen. Es gibt drei Strategien:
| Strategie | Vorgehen | Vertreter | Portabilität |
|---|---|---|---|
| Compiler | Source Code wird vollständig in Maschinencode übersetzt, daraus entsteht eine eigenständige ausführbare Datei | C, C++ | Gering — Code ist plattformspezifisch |
| Interpreter | Source Code wird während der Ausführung Anweisung für Anweisung aus der Quelldatei gelesen, übersetzt und sofort ausgeführt | Python, JavaScript | Hoch — Interpreter muss installiert sein |
| Hybrid | Source Code → Bytecode (Compiler), Bytecode → Ausführung durch VM/JRE (Interpreter) | Java, C# | Hoch — Bytecode läuft auf jeder JVM/CLR |
Portabilität: Compilierter Code ist direkt auf die Zielarchitektur zugeschnitten und nicht portabel. Bytecode hingegen läuft überall, wo die passende virtuelle Maschine installiert ist — das ist das Prinzip “Write Once, Run Anywhere” von Java.
¶ JIT — Just-in-Time-Kompilierung
JIT ist eine Optimierung in Hybrid-Systemen. Die VM erkennt zur Laufzeit, welche Codeteile häufig ausgeführt werden, und kompiliert diese Teile in nativen Maschinencode. Damit kombiniert Hybrid die Portabilität des Interpreters mit der Geschwindigkeit des Compilers.
¶ Scanner und Parser
Bevor ein Compiler oder Interpreter Source Code verarbeiten kann, muss er ihn verstehen. Das geschieht in zwei Schritten:
- Scanner (Lexikalische Analyse): Zerlegt den Text in Tokens — reservierte Wörter (
if,while), Bezeichner, Zahlen, Symbole. - Parser (Syntaxanalyse): Prüft, ob die Token-Folge der Grammatik der Sprache entspricht, und baut daraus einen Syntaxbaum auf.