MontiCore: Agile Entwicklung von domÃ¤nenspezifischen Sprachen ...

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MontiCore: Agile Entwicklung von domänenspezifischen Sprachen im Software-Engineering Von der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften der RWTH Aachen University zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften genehmigte Dissertation vorgelegt von Dipl.-Inform. Holger Krahn aus Braunschweig Berichter: Universitätsprofessor Dr. rer. nat. Bernhard Rumpe Universitätsprofessor Dr. rer. nat. Andy Schürr Tag der mündlichen Prüfung: 18.12.2009 Die Druckfassung dieser Dissertation ist unter der ISBN 978-3-8322-8948-5 erschienen.
Kurzfassung Domänenspezifische Sprachen (engl. domain specific language - DSL) sind Sprachen der Informatik, mit denen kompakte Problemlösungen aus eng umrissenen fachlichen oder technischen Anwendungsgebieten formuliert werden können. Durch die Nutzung einer fachspezifischen Notation gelingt die Integration von Experten einfacher als bei einer herkömmlichen Softwareentwicklung, weil die Modelle von ihnen besser verstanden werden. Die automatische Erzeugung von Produktivcode aus domänenspezifischen Modellen ist eine effektive Form der modellgetriebenen Entwicklung. Die derzeitige DSL-Entwicklung erschwert aufgrund der fehlenden zentralen Sprachreferenz, die die abstrakte und konkrete Syntax umfasst, und der unzureichenden Modularisierung eine agile und effiziente Vorgehensweise. Es mangelt an Methoden und Referenzarchitekturen, um komplexe modellbasierte Werkzeuge strukturiert entwerfen und in der Softwareentwicklung einsetzen zu können. In dieser Arbeit wird daher die DSL-Entwicklung mit dem MontiCore-Framework beschrieben, das die modulare Entwicklung von textuellen DSLs und darauf basierten Werkzeugen erlaubt. Die wichtigsten wissenschaftlichen Beiträge lassen sich wie folgt zusammenfassen: • Die Definition von textuellen domänenspezifischen Sprachen wird durch ein kompaktes grammatikbasiertes Format ermöglicht, das sowohl die abstrakte als auch die konkrete Syntax einer Sprache definiert und so als zentrale Dokumentation für die Entwickler und Nutzer einer DSL fungiert. Die entstehende abstrakte Syntax entspricht etablierten Metamodellierungs-Technologien und erweitert übliche grammatikbasierte Ansätze. • Die Wiederverwendung von Teilsprachen innerhalb der modellgetriebenen Entwicklung wird durch zwei Modularitätsmechanismen vereinfacht, da so existierende Artefakte auf eine strukturierte Art und Weise in neuen Sprachdefinitionen eingesetzt werden können. Grammatikvererbung erlaubt die Spezialisierung und Erweiterung von Sprachen. Einbettung ermöglicht die flexible Kombination mehrerer Sprachen, die sich auch in ihrer lexikalischen Struktur grundlegend unterscheiden können. • Das MontiCore-Grammatikformat ist modular erweiterbar, so dass zusätzliche Informationen als so genannte Konzepte spezifiziert werden können und darauf aufbauend weitere Infrastruktur aus der Sprachdefinition generiert werden kann. Die Erweiterungsfähigkeit wird durch Konzepte zur deklarativen Spezifikation von Links in der abstrakten Syntax und durch ein Attributgrammatiksystem demonstriert. • Die Entwicklung von Codegeneratoren und Analysewerkzeugen für DSLs wird durch die Bereitstellung einer Referenzarchitektur entscheidend vereinfacht, so dass bewährte Lösungen ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand genutzt werden können. Die Qualität der entstehenden Werkzeuge wird damit im Vergleich zu existierenden Ansätzen gehoben. • Es wird demonstriert, wie compilierbare Templates ein integriertes Refactoring der Templates und einer Laufzeitumgebung ermöglichen. Darauf aufbauend wird eine Methodik definiert, die aus exemplarischem Quellcode schrittweise einen Generator entwickelt, dessen Datenmodell automatisiert abgeleitet werden kann. Die beschriebenen Sprachen und Methoden sind innerhalb des Frameworks MontiCore implementiert. Ihre Anwendbarkeit wird durch die Entwicklung des MontiCore-Frameworks im Bootstrapping-Verfahren und durch zwei weitere Fallstudien demonstriert.
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Seite 37 und 38: 2.2 Einsatz von DSLs in der Softwar
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Kapitel 5 Formalisierung In diesem
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5.1 Grundlagen 83 Definition 5.1.5
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5.2 Abstrakte Syntax des Grammatikf
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5.3 Kontextbedingungen einer MontiC
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5.4 Hilfsstrukturen für das MontiC
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5.9 Kontextbedingungen für Sprachd
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5.11 Semantische Domäne für die k
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5.12 Semantische Abbildung der konk
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5.13 Zusammenfassung 121 (b) Zusät
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138 Kapitel 6 - MontiCore der Wert
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140 Kapitel 6 - MontiCore Codegener
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142 Kapitel 7 - Verwandte Arbeiten
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Kapitel 8 Methodiken zur Entwicklun
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8.1 Transformationen für MontiCore
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8.2 Erzeugung einer Grammatik aus e
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8.3 Überführung einer BNF-Grammat
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8.4 Erzeugen einer Sprachdefinition
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8.5 Zusammenfassung 167 8.5 Zusamme
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170 Kapitel 9 - Verarbeitung von Sp
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für alle Sprachen mit Option compi
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206 Kapitel 10 - Fallstudien 10.2 M
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208 Kapitel 10 - Fallstudien MC-Gra
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210 Kapitel 10 - Fallstudien Das Bu
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212 Kapitel 10 - Fallstudien 10.3.1
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214 Kapitel 10 - Fallstudien ibd Ca
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228 Kapitel 10 - Fallstudien 1 gram
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Teil IV Epilog
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234 Kapitel 11 - Zusammenfassung un
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236 Kapitel 11 - Zusammenfassung un
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238 Literaturverzeichnis [BCK03] [B
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240 Literaturverzeichnis [Des84] [D
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242 Literaturverzeichnis [GHR + 03]
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244 Literaturverzeichnis [Jac02] [J
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250 Literaturverzeichnis [RSA] [RT8
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252 Literaturverzeichnis [Vel] Velo
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Teil V Anhänge
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258 Anhang A - Glossar Bibliothekse
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260 Anhang A - Glossar Kompositiona
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262 Anhang A - Glossar Parser Ein P
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264 Anhang A - Glossar Werkzeugentw
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266 Anhang B - Zeichenerklärungen
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268 Anhang C - Abkürzungen GPL Gen
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270 Anhang D - Grammatiken 23 ast G
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272 Anhang D - Grammatiken 133 | Mo
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274 Anhang D - Grammatiken 243 name
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276 Anhang D - Grammatiken 353 LexA
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278 Anhang D - Grammatiken D.1.3 Es
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280 Anhang D - Grammatiken MontiCor
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282 Anhang D - Grammatiken Interfac
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284 Anhang D - Grammatiken MontiCor
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286 Anhang D - Grammatiken 49 Emb =
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288 Anhang D - Grammatiken D.2.3 Un
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290 Anhang E - Index der Formalisie
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