Generatives Programmieren

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1 Generatives Programmieren Seminar Produktlinien WS03/04 Tammo van Lessen

2 Outline Einleitung Generatoren Generatives Programmieren Fazit

3 Einleitung Industrielle Entwicklung 1826 Austauschbare Teile Fließband 1981 Industrieroboter bauen automatisch Autos Software-Entwicklung Programmiersprache 70er Objektorientierung Zukunft Generatives Programmieren?

4 Einleitung (2) Zauberwort der heutigen Softwareentwicklung re-use Wiederverwendung Verschiedene Möglichkeiten Generisches Programmieren Generatives Programmieren

5 Einleitung (2) OOA/D unterscheidet nicht zwischen Design for Re-Use und Design with Re-Use. OOA/D nicht für Domain-Scoping ausgelegt. Generatives Programmieren soll hier Abhilfe bringen.

6 Software-Generatoren Aufgaben Klassifikation Bauen von Generatoren Beispiele Anwendung

7 Was ist ein Generator? Ein Generator ist ein Programm, das eine abstrakte Eingabe zu einer weniger abstrakten, feineren Ausgabe umwandelt. Compiler, Preprocessors, CASE-Tools, GUI- Builder, JavaDoc sind Generatoren. Es muss nicht nur Code generiert werden.

8 Aufgaben des Generators Prüfen der Spezifikation Vervollständigen der Spezifikation Optimierungen durchführen Implementierung generieren Eingabe Generator Ausgabe

9 Klassifikation Horizontal Manipulation der Struktur Abstraktionsebene bleibt Vertikal Manipulation der Abstraktion, Hierarchie wird aufgeschlüsselt (Decomposing) Struktur bleibt. Oblique Kombination aus beiden Klassen

10 Klassifikation (2) horizontal vertikal oblique

11 Klassifikation (2) Compositional Transformational

12 Erstellen von Generatoren Stand-alone Hoher Implementierungsaufwand Verwendung von Generator-Baukästen z.b. GenVoca, Draco Metaprogrammierung Nutzung von eingebetteten Generatoren in Programmiersprachen

13 Populäre Beispiele Aspect Oriented Programming (AOP) Generic Programming C++ STL Compiler-Makros JSP Model-Driven-Architecture (MDA)

14 Anwendungsbeispiele GMCL & CMFL Hochperformante Matrizenalgorithmen Hochkonfigurierbar Zeilen C++ (Templates) Bordcomputer-Software von Sateliten Spezifikation in XML Velocity-ähnliche Templatesprache Erzeugt ADA83-Code

15 Sinnvolle Einsatzgebiete Produktlinien Erhöhung der Wartbarkeit Embedded-Systeme Lücken in Programmiersprachen schliessen

16 Generatives Programmieren Definition Generative Domain Model Prozess Pro und Kontra

17 Was ist GP? Generatives Programmieren modelliert Software- Systemfamilien so, dass ausgehend von einer Anforderungsspezifikation mittels Konfigurationswissen aus elementaren, wiederverwendbaren Implementierungskomponenten ein hochangepasstes und optimiertes Zwischen- oder Endprodukt nach Bedarf automatisch erzeugt werden kann. Ist ein Prozessmodell

18 Generative Domain Model (1) Problem Raum Features DSL Konfigurations Wissen Kombinationen Lösungs Raum Komponenten

19 Generative Domain Model (2) Problemraum Domänenspez. Begriffe und Merkmale Eigene Sprache (DSL) zum Spezifizieren Lösungsraum Potenzmenge aller Komponenten Maximale Kombinierbarkeit Minimale Redundanz

20 Generative Domain Model (3) Konfigurationswissen Mapping: Feature Komponente Welche Komponenten dürfen kombiniert werden? Welche nicht? Produktionsplan der Produktlinie

21 Der Prozess Domain Engineering Domänen-Engineering ist das Sammeln, Organisieren und Festhalten bisheriger Erfahrungen im Erstellen von Systemen [...] in einer bestimmten Domäne in Form von wiederverwendbaren Werten [...] Entwickeln von Mitteln zum Wiederverwenden dieser Werte zur Erstellung neuer Systeme. Application Engineering Produkte werden auf Knopfdruck aus einer DSL generiert.

22 Pro und Kontra Pro Einfaches erzeugen von Produkten aus einer Produktlinie. Kurze Analyse- und Entwicklungszeiten Wartung findet nie auf Produktebene statt. Weniger Code Kontra Unflexibel Lässt keine nachträglichen Erweiterungen zu. Die komplexe Komponentenbibliothek muss erst entwickelt werden.

23 Fazit Generatoren können sinnvoll verwendet werden. Generatives Programmieren setzt sehr aufwendiges Domain Engineering voraus. Hohes Risiko, aber auch hoher Effizienz und viel Gewinn. Software ist immateriell, muss als entwickelt und kann nicht gefertigt werden. GP wird konventionelle SE nie verdrängen, aber sehr wohl ergänzen.

24 Vielen Dank!

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