Typcheck (Fabian Noll)

Überblick und Struktur

Die Typprüfung beginnt mit der Funktion typeCheckCompilationUnit, die eine Kompilationseinheit als Eingabe erhält. Diese Kompilationseinheit besteht aus einer Liste von Klassen. Jede Klasse wird einzeln durch die Funktion typeCheckClass überprüft. Innerhalb dieser Funktion wird eine Symboltabelle erstellt, die den Namen der Klasse als Typ und this als Identifier enthält. Diese Symboltabelle wird verwendet, um Typinformationen nach dem Lokalitätsprinzip während der Typprüfung zugänglich zu machen und zu verwalten.

Die Typprüfung einer Klasse umfasst die Überprüfung aller Methoden und Felder. Die Methode typeCheckMethodDeclaration ist für die Typprüfung einzelner Methodendeklarationen verantwortlich. Sie überprüft den Rückgabetyp der Methode, die Parameter und den Methodenrumpf. Der Methodenrumpf wird durch rekursive Aufrufe von typeCheckStatement überprüft, die verschiedene Arten von Anweisungen wie If-Anweisungen, While-Schleifen, Rückgabeanweisungen und Blockanweisungen behandelt.

Ablauf und Symboltabellen

Eine zentrale Komponente des Typecheckers ist die Symboltabelle (symtab), die Informationen über die Bezeichner und ihre zugehörigen Datentypen speichert. Die Symboltabelle wird kontinuierlich angepasst, während der Typechecker die verschiedenen Teile des Programms durchläuft.

Anpassung der Symboltabelle

Klassenkontext: Beim Typcheck einer Klasse wird eine initiale Symboltabelle erstellt, die die this-Referenz enthält. Dies geschieht in der Funktion typeCheckClass.
Methodenkontext: Innerhalb einer Methode wird die Symboltabelle um die Parameter der Methode erweitert sowie den Rückgabetyp der Methode, um die einzelnen Returns dagegen zu prüfen. Dies geschieht in typeCheckMethodDeclaration.
Blockkontext: Bei der Überprüfung eines Blocks (typeCheckStatement für Block) wird die Symboltabelle für jede Anweisung innerhalb des Blocks aktualisiert. Lokale Variablen, die innerhalb des Blocks deklariert werden, werden zur Symboltabelle hinzugefügt. Das bedeutet, dass automatisch, sobald der Block zu Ende ist, alle dort deklarierten Variablen danach nicht mehr zugänglich sind.

Unterscheidung zwischen lokalen und Feldvariablen

Bei der Typprüfung von Referenzen (typeCheckExpression für Reference) wird zuerst in der Symboltabelle nach dem Bezeichner gesucht. Sollte dieser gefunden werden, handelt es sich um eine lokale Variable. Wenn der Bezeichner nicht gefunden wird, wird angenommen, dass es sich um eine Feldvariable handelt. In diesem Fall wird die Klasse, zu der die this-Referenz gehört, durchsucht, um die Feldvariable zu finden. Dies ermöglicht die Unterscheidung zwischen lokalen Variablen und Feldvariablen. Dies ist auch nur möglich, da wir die Feldvariablen und Methoden nicht in die Symboltabelle gelegt haben und stattdessen nur die this-Referenz.

Fehlerbehandlung

Ein zentraler Aspekt des Typecheckers ist die Fehlerbehandlung. Bei Typinkonsistenzen oder ungültigen Operationen werden aussagekräftige Fehlermeldungen generiert. Beispiele für solche Fehlermeldungen sind:

Typinkonsistenzen: Wenn der Rückgabetyp einer Methode nicht mit dem deklarierten Rückgabetyp übereinstimmt. Oder aber auch die Anzahl der Parameter nicht übereinstimmt.
Ungültige Operationen: Wenn eine arithmetische Operation auf inkompatiblen Typen durchgeführt wird.
Nicht gefundene Bezeichner: Wenn eine Referenz auf eine nicht definierte Variable verweist.

Diese Fehlermeldungen helfen Entwicklern, die Ursachen von Typfehlern schnell zu identifizieren und zu beheben. Generell sind diese oftmals sehr spezifisch, was das Problem recht schnell identifizieren sollte. Z.B. falsche Reihenfolge / falsche Typen der Parameter beim Methodenaufruf sind direkt erkennbar.

Typprüfung von Kontrollstrukturen und Blöcken

If-Anweisungen

Bei der Typprüfung einer If-Anweisung (typeCheckStatement für If) wird zuerst der Typ der Bedingung überprüft, um sicherzustellen, dass es sich um einen booleschen Ausdruck handelt. Anschließend werden die Then- und Else-Zweige geprüft. Der Typ der If-Anweisung selbst wird durch die Vereinheitlichung der Typen der Then- und Else-Zweige bestimmt. Falls einer der Zweige keinen Rückgabewert hat, wird angenommen, dass der Rückgabewert void ist. Dies wurde so gelöst, um im Typchecker feststellen zu können, ob beide Zweige einen Return haben. Wenn nur einer der Zweige ein Return hat, wird im umliegenden Block ein weiteres benötigt, was durch den Typ void erzwungen wird. Dadurch weiß der Typchecker Bescheid.

Block-Anweisungen

Die Typprüfung eines Blocks erfolgt in typeCheckStatement für Block. Jede Anweisung im Block wird nacheinander überprüft und die Symboltabelle wird entsprechend aktualisiert. Der Typ des Blocks wird durch die Vereinheitlichung der Typen aller Anweisungen im Block bestimmt. Wenn der Block keine Anweisungen hat, wird der Typ void angenommen.

Rückgabeanweisungen

Die Typprüfung einer Rückgabeanweisung (typeCheckStatement für Return) überprüft, ob der Rückgabewert der Anweisung mit dem deklarierten Rückgabetyp der Methode übereinstimmt. Dafür wurde zu Beginn der Methodentypprüfung der Rückgabetyp der Methode in die Symboltabelle eingetragen. Wenn der Rückgabewert null ist, wird überprüft, ob der deklarierte Rückgabetyp ein Objekttyp ist. Dies stellt sicher, dass Methoden immer den korrekten Typ zurückgeben. Generell wird bei der Prüfung nach dem UpperBound geschaut und ebenfalls wird nachgeschaut, ob, wenn der Rückgabetyp Object ist, der Return-Wert auch eine tatsächlich existierende Klasse ist, indem in die Klassentabelle geschaut wird.

5.7 KiB Raw Blame History