Semantik von Programmiersprachen

Dieses Buch vermittelt Techniken zur Formalisierung der Semantik (Bedeutungsinhalte) von Programmiersprachen. Zunächst werden unterschiedliche Formalisierungsansätze (die operationelle, denotationelle und axiomatische Semantik) vorgestellt und diskutiert. Anschließend wird die mathematische Theorie der semantischen Bereiche entwickelt, die bei der zur Zeit wichtigsten, der denotationellen Methode, Anwendung findet. Danach wird schrittweise eine umfassende, PASCAL-orientierte Programmiersprache entwickelt und die Semantik der einzelnen Sprachkonstrukte denotationell spezifiziert. Die Fortsetzungssemantik (continuation semantics) wird dabei systematisch erklärt und verwendet. Schließlich wird auf die Anwendung dieser Techniken eingegangen, insbesondere im Rahmen des Compilerbaus und als Grundlage zur Entwicklung funktionaler Programmiersprachen. Das Wissen, das in diesem Buch vermittelt wird, ermöglicht es, selbständig die Semantik neuer, unterschiedlicher Sprachkonstrukte formal zu definieren und damit umzugehen, und natürlich vorgegebene formale Beschreibungen zu verstehen. Dies ist besonders wichtig bei der Entwicklung neuer Sprachen, beim Beweisen von Programmeigenschaften und beim Compilerbau.

Inhalt
1 Einleitung.- 2 Verschiedene Methoden der formalen Semantikspezifikation.- 2.1 Die Beispielsprache WHILE.- 2.2 Informelle Beschreibung der Semantik von WHILE.- 2.3 Operationelle Semantik der Sprache WHILE.- 2.4 Denotationelle Semantik der Sprache WHILE.- 2.5 Axiomatische Semantik der Sprache WHILE.- 3 Mathematische Grundlagen.- 3.1 Theorie der semantischen Bereiche.- 3.2 Der getypte ?-Kalkül als Metasprache.- 3.3 Lösung rekursiver Bereichsgleichungen.- 4 Detaillierte Behandlung der denotationellen Semantik.- 4.1 Spezielle Funktionen und Konventionen.- 4.2 Denotationelle Semantik der Sprache WHILE unter Verwendung der neuen Notationen.- 4.3 Entwicklung der Standardsemantik unter besonderer Berücksichtigung der Fortsetzungssemantik.- 4.4 Die Standardsemantik der Sprache PASCAL0.- 4.5 Weitere Sprachkonzepte, analysiert im Rahmen der Standardsemantik.- 5 Funktionale Programmiersprachen.- 5.1 Die Programmiersprache LISP.- 5.2 FP-Systeme.- 5.3 Programmieren mit rekursiven Gleichungssystemen.- 6 Anwendungen der denotationellen Semantik bei der Implementierung höherer Programmiersprachen.- 6.1 Systematische Codeerzeugung aus der Standardsemantik.- 6.2 Implementierung nach Übersetzung in kombinatorische Ausdrücke.- 6.3 Implementierung auf Reduktionsmaschinen.