C#-pohjainen kääntäjän front-end

Abstract

Insinöörityön tarkoituksena oli tutkia ja vastata kysymyksiin, mitä ovat ohjelmointikielten kääntäjät ja tulkit, sekä tutkia prosessi, jonka ohjelmistojen lähdekoodit käyvät lävitse kääntäjien tehdessä niistä valitun suoritusalustan ymmärtämään binäärimuotoista käskysarjaa.

Työ jakautui kahteen pääosaan: raporttiosaan, jossa lähestyttiin kääntäjien toimintaa teo-reettisemmalla tasolla ja projektiosioon, jossa toteutettiin, ja selvitettiin C#:lla Windows 10 pro -käyttöjärjestelmälle kirjoitetun kääntäjän front-endin toimintaa.

Työn haasteisiin kuului kääntäjien teorian ja toiminnan selvitys sekä erityisesti luetun teorian muunnos toimivaksi kääntäjän front-endiksi. Työssä perehdyttiin ensin teoriaan, mistä edettiin raporttiosan kirjoittamisen jälkeen ohjelmointityöhön. Ohjelmointi tehtiin yritys ja erehdys -metodilla lähdemateriaalin teoreettisuuden vuoksi.

Työn tuloksena oli laajennuskelpoinen kääntäjän front-end, jonka prosessoimaa ohjelmoin-tikieltä on mahdollista laajentaa ja johon on myöhemmin mahdollista toteuttaa nykyisen C#-toteutuksen sijaan itsenäinen back-end optimointivaiheineen. Lisäksi työ auttoi ymmärtä-mään paremmin kääntäjien toiminnan ja käännösprosessin perusperiaatteet.

Tehdystä front-endista voitiin myös päätellä, että se vaati paljon käsityötä ja voi johtaa raskaisiin ehtorakenteisiin, jotka ovat ohjelmiston ylläpidon ja laajennettavuuden kannalta epätoivottuja. Lisäksi havaittiin, ettei raporttiosassa esitelty kääntäjäarkkitehtuuri ole ainoa oikea tapa tehdä asioita, sillä tehdystä front-endistä on jätetty joitain raportissa esitettyjä vaiheita pois.

The aim of this thesis was to examine and answer the question what are compilers and interpreters as well as study the process which software source codes go through when they are translated from text to a runnable binary for the selected platform.

Thesis project was divided in two parts: report section where compilers and their functions were studied on a more theoretical level and project section where a compiler front-end was written in C# for the Windows 10 operating system and where it was studied how this front-end worked.

Challenges met during the thesis project included investigating both theory and operating models and especially converting theory into practice. First, theory was studied, after which the report was written, and finally, programming was conducted. The rather theoretical source material caused programming to be done in trial and error method.

Results of this work were a compiler front-end that can be later expanded with fully independent back-end phases such as the optimization phase. It also processes a programming language that is expandable. Other results were a better understanding of compilers and the compilation process.

Conclusions from the implemented front-end were that it requires a substantial amount of manual labour and can lead into large conditional statements that are unwanted from the software engineering point of view. It was also noticed that the compiler architecture studied in the report section was not the only way to implement phases as the implemented front-end did not include all the phases introduced in the report.