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28. Übersetzer


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28.1 Einführung in den Übersetzer


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28.2 Funktionen und Variablen des Übersetzers

Funktion: compfile (filename, f_1, …, f_n)
Funktion: compfile (filename, functions)
Funktion: compfile (filename, all)

Übersetzt Maxima-Funktionen nach Lisp und schreibt den übersetzten Code in die Datei filename. Mit dem Kommando compfile(filename f_1, ..., f_n) werden die als Argument angegebenen Funktionen f_1, …, f_n übersetzt. Die Kommandos compfile(filename, functions) oder compfile(filename, all) übersetzen dagegen alle vom Nutzer definierten Funktionen.

Die Lisp-Übersetzungen werden nicht ausgewertet. Auch wird die Ausgabedatei nicht kompiliert. translate generiert und wertet Lisp-Übersetzungen aus. Die Funktion compile_file übersetzt Maxima nach Lisp und führt dann den Lisp-Compiler aus.

Siehe auch die Funktionen translate, translate_file und compile_file.

Funktion: compile (f_1, …, f_n)
Funktion: compile (functions)
Funktion: compile (all)

Übersetzt die Maxima-Funktionen f_1, …, f_n nach Lisp, wertet die Lisp-Übersetzungen aus und ruft den Lisp-Compiler für jede übersetzte Funktion auf. compile gibt eine Liste mit den Namen der kompilierten Funktionen zurück.

compile(all) oder compile(funtions) kompiliert alle nutzerdefinierten Funktionen.

compile wertet die Argumente nicht aus. Der Quote-Quote-Operator '' erzwingt die Auswertung.

Funktion: compile_file (filename)
Funktion: compile_file (filename, compiled_filename)
Funktion: compile_file (filename, compiled_filename, lisp_filename)

Übersetzt die Maxima-Datei filename nach Lisp, ruft den Lisp-Compiler auf und lädt falls erfolgreich den kompilierten Code in Maxima.

compile_file gibt eine Liste mit den Namen von vier Dateien zurück: die ursprüngliche Maxima-Datei, die Lisp-Übersetzung, eine Datei mit Notizen zur Übersetzungen und eine Datei mit dem kompilierten Code. Schlägt die Kompilierung fehlt, ist der vierte Eintrag false.

Einige Deklarationen und Definitionen sind bereits vorhanden, nachdem der Lisp-Code kompiliert ist und ohne das dieser geladen wurde. Dies schließt Funktionsdefinitionen mit dem Operator :=, Makros definiert mit dem Operator ::= sowie Definitionen der folgenden Funktionen alias, declare, define_variable, mode_declare, infix, matchfix, nofix, postfix, prefix und compfile ein.

Zuweisungen und Funktionsaufrufe werden nicht ausgwertet bevor der komplierte Code geladen wird. Im besonderen haben Zuweisungen an die Übersetzungsschalter wie tr_numer und andere, die in der Maxima-Datei aufgeführt sind, keinen Effekt auf die Übersetzung.

compile_file kann Fehler oder Warnungen ausgegeben und false zurückgegeben, obwohl die Kompilierung erfolgreich ist. Dies ist ein Programmfehler

Die Datei filename darf keine :lisp-Anweisungen enthalten.

compile_file wertet die Argumente aus.

Funktion: declare_translated (f_1, f_2, …)

Bei der Übersetzung einer Datei von Maxima-Code nach Lisp-Code ist es für den Übersetzer wichtig zu wissen, welche Funktionen der Datei bereits übersetzte oder kompilierte Funktionen sind und welche Funktionen Maxima-Funktionen oder undefiniert sind. Mit der Deklaration declare_translated am Anfang der zu übersetzenden Datei wird dem Übersetzer mitgeteilt, dass die als Argumente aufgeführten Funktionen f_1, f_2, … zur Laufzeit des Programms eine Lisp-Funktion repräsentieren. Fehlt dem Übersetzer diese Information wird das Kommando (MFUNCTION-CALL fn arg1 arg2 ...) generiert.

Optionsvariable: mode_checkp

Standardwert: true

Hat die Optionsvariable mode_checkp den Wert true und wird mit mode_declare für eine Variable, die bereits einen Wert hat, ein Typ festgelegt, dann prüft Maxima, ob der vorgesehene Typ zum vorliegenden Wert passt.

Beispiel:

Im folgenden hat die Variable n den Wert 2.0. Wird n mit mode_declare als eine ganze Zahl definiert, gibt Maxima eine Warnung aus, wenn mode_checkp den Wert true hat.

(%i1) n: 2.0;
(%o1)                          2.0
(%i2) mode_checkp:true;
(%o2)                         true
(%i3) mode_declare(n,fixnum);
warning: n was declared with mode fixnum, but it has value: 2.0
(%o3)                          [n]
(%i4) mode_checkp:false;
(%o4)                         false
(%i5) mode_declare(n,fixnum);
(%o5)                          [n]

Optionsvariable: mode_check_errorp

Standardwert: false

Hat mode_check_errorp den Wert true, bricht mode_declare mit einer Fehlermeldung ab, wenn für eine Variable die bereits einen Wert hat, mit mode_declare ein verschiedener Typ deklariert werden soll. Damit diese Optionsvariable wirksam ist, muss mode_checkp den Wert true haben. Siehe mode_checkp.

(%i1) n: 2.0;
(%o1)                          2.0
(%i2) mode_checkp:true;
(%o2)                         true
(%i3) mode_check_errorp:true;
(%o3)                         true
(%i4) mode_declare(n,fixnum);

Error: n was declared mode fixnum, has value: 2.0
 -- an error. To debug this try: debugmode(true);

Optionsvariable: mode_check_warnp

Standardwert: true

Hat mode_check_warnp den Wert true, gibt mode_declare eine Warnung aus, wenn für eine Variable die bereits einen Wert hat, mit mode_declare ein verschiedener Typ deklariert werden soll. Damit diese Optionsvariable wirksam ist, muss mode_checkp den Wert true haben. Siehe mode_checkp und mode_check_errorp.

Funktion: mode_declare (y_1, mode_1, …, y_n, mode_n)

mode_declare deklariert den Typ von Variablen und Funktionen für den Übersetzer und den Kompilierer. Typischerweise wird mode_declare am Anfang einer Funktion oder einer Datei mit Maxima-Code ausgeführt.

Die Argumente werden paarweise angegeben und bezeichnen jeweils den Namen einer Variablen sowie deren Typ. Folgende Typen können die Variablen erhalten: boolean, fixnum, number, rational oder float. Anstatt dem Namen einer Variablen kann auch eine Liste mit den Namen von Variablen angegeben werden. In diesem Fall erhalten alle Variablen der Liste den angegebenen Typ.

Ein Array sollte bereits bei seiner Deklaration einen Typ für die Elemente erhalten. Haben alle Elemente des Arrays einen Wert sollte das Array mit der Option complete deklariert werden, zum Beispiel array(a, complete, dim1, dim2, ...). Sind die Elemente des Arrays ganze Zahlen oder Gleitkommazahlen sollte der Typ als fixnum oder flonum deklariert werden.

Mit der Funktion mode_declare kann dann der Typ des Arrays für den Übersetzer oder Kompilierer festgelegt werden. Ein Array der Größe 10 x 10 mit Gleitkommazahlen erhält die Deklaration mode_declare(completearray(a[10, 10], float).

Der Typ von Funktionen wird mit dem Argument function(f_1, f2, ...) deklariert. Hier sind f_1, f_2, … die Funktionen. Mit mode_declare([function (f_1, f_2, ...)], fixnum) werden die Rückgabewerte der Funktionen f_1, f_2, … als ganze Zahlen definiert.

modedeclare ist ein Alias-Name der Funktion mode_declare.

Funktion: mode_identity (mode, expr)

Mit der Funktion mode_identity wird der Typ mode für das Ergebnis des Ausdrucks expr festgelegt. Hat das Ergebnis einen anderen Typ wird in Abhängigkeit von den Werten der Optionsvariablen mode_checkp, mode_check_warnp und mode_check_errorp eine Warnung ausgegeben oder das Programm abgebrochen.

Beispiel:

(%i1) mode_identity(flonum, sin(1.0));
(%o1)                   .8414709848078965
(%i2) mode_identity(integer, sin(1.0));
warning: sin(1.0) was declared with mode fixnum
                            , but it has value: .8414709848078965
(%o2)                   .8414709848078965
(%i3) mode_identity(integer, sin(a));
warning: sin(a) was declared with mode fixnum, but it has value: 
                                                           sin(a)
(%o3)                        sin(a)

Optionsvariable: savedef

Standardwert: true

Hat savedef den Wert true, wird die Maxima-Definition einer Funktion nicht gelöscht, wenn die Funktion übersetzt wird. Damit kann die Definition der Funktion weiterhin mit dispfun angzeigt werden.

Hat savedef den Wert false wird die Maxima-Definition der Funktion gelöscht, wenn die Funktion übersetzt wird.

Beispiele:

savedef hat den Wert true. Die Funktion f kann auch nach der Übersetzung angzeigt werden und ist in der Liste functions enthalten.

(%i1) savedef:true;
(%o1)                         true
(%i2) f(x):=x^2+sin(x);
                                2
(%o2)                  f(x) := x  + sin(x)
(%i3) translate(f);
(%o3)                          [f]
(%i4) dispfun(f);
                                2
(%t4)                  f(x) := x  + sin(x)

(%o4)                         [%t4]
(%i5) functions;
(%o5)                        [f(x)]

Dasselbe für eine Funktion g mit dem Wert false für savedef.

(%i6) savedef:false;
(%o6)                         false
(%i7) g(x):=sqrt(x)+cos(x)$

(%i8) translate(g);
(%o8)                          [g]
(%i9) dispfun(g);

fundef: no such function: g
 -- an error. To debug this try: debugmode(true);
(%i10) functions;
(%o10)                       [f(x)]

Optionsvariable: transcompile

Standardwert: true

Hat transcompile den Wert true, generieren die Funktionen translate und translate_file Deklarationen, die das Kompilieren des Codes verbessern.

compfile setzt den Wert von transcompile zu true.

Funktion: translate (f_1, …, f_n)
Funktion: translate (functions)
Funktion: translate (all)

Die vom Nutzer definierten Maxima-Funktionen f_1, …, f_n werden nach Lisp übersetzt. Typischerweise sind die übersetzten Funktionen schneller als die Maxima-Funktionen.

translate(all) oder translate(functions) übersetzt alle vom Benutzer definierten Funktionen.

Funktionen, die übersetzt werden sollen, sollten mit mode_declare den Typ von Variablen und Funktionen deklarieren, um effizienteren Code zu erhalten. Im Folgenden Beispiel sind x_1, x_2, … die Argumente der Funktion und v_1, v_2, … sind die lokalen Variablen.

f (x_1, x_2, ...) := block ([v_1, v_2, ...],
    mode_declare (v_1, mode_1, v_2, mode_2, ...), ...)

Die Namen von übersetzten Funktionen werden von der Informationsliste functions entfernt, wenn die Optionsvariable savedef den Wert false hat. Sie werden der Informationsliste props hinzugefügt.

Funktionen sollten erst übersetzt werden, wenn sie vollständig von Fehlern befreit wurden.

Ausdrücke werden als vereinfacht angenommen. Sind sie es nicht, wird zwar korrekter, aber nicht optimierter Code erzeugt. Daher sollte der Schalter simp nicht den Wert false haben, wodurch die Vereinfachung von Ausdrücken unterdrückt wäre.

Hat der Schalter translate den Wert true, werden nutzerdefinierte Funktionen automatisch nach Lisp übersetzt.

Das Laufzeitverhalten von übersetzten Funktionen kann sich von dem nicht-übersetzter Funktionen unterscheiden. Grundsätzlich sollte die Funktion rat nicht mit mehr als zwei Argumenten und die Funktion ratvars nicht genutzt werden, wenn irgendeine der Variablen eine CRE-Form mit Deklaration mit mode_declare aufweisen. Auch wird prederror:false nicht übersetzt.

Hat die Optionsvariable savedef den Wert true, wird die Originalversion einer Funktion nicht entfernt. Siehe savedef. Mit dem Wert false für transrun werden, wenn noch vorhanden, die Originalversionen der übersetzten Funktion ausgeführt.

Das Ergebnis der Funktion translate ist eine Liste der Namen der übersetzten Funktionen.

Funktion: translate_file (maxima_filename)
Funktion: translate_file (maxima_filename, lisp_filename)

Übersetzt eine Datei mit Maxima-Code in eine Datei mit Lisp-Code. translate_file gibt eine Liste mit drei Dateien zurück, die den Namen der Maxima-Datei, den Namen der Lisp-Datei und den Namen einer Datei mit Informationen zur Übersetzung enthält. translate_file wertet die Argumente aus.

Die Kommandos translate_file("foo.mac") und load("foo.LISP") haben bis auf wenige Ausnahmen dieselbe Wirkung wie batch("foo.mac"). Zum Beispiel funktionieren '' und % unterschiedlich.

translate_file(maxima_filename) übersetzt die Maxima-Datei maxima_filename in ein Lisp-Datei mit einem vergleichbaren Namen. Zum Beispiel wird die Maxima-Datei foo.mac zu foo.LISP. Der Name der Maxima-Datei kann Pfadangaben enthalten. In diesem Fall wird die Lisp-Datei in dasselbe Verzeichnis wie die Maxima-Datei geschrieben.

translate_file(maxima_filename, lisp_filename) übersetzt die Maxima-Datei maxima_filename in eine Lisp-Datei mit dem Namen lisp_filename. translate_file ignoriert eine angegebene Dateiendung des Dateinamenes lisp_filename. Die Dateiendung ist immer .LISP. Der Name der Lisp-Datei kann Pfadangaben enthalten, um die Lisp-Datei in das gewünschte Verzeichnis zu schreiben.

translate_file schreibt eine Ausgabedatei mit Meldungen des Übersetzers. Die Dateiendung der Ausgabedatei ist .UNILISP. Die Informationen dieser Datei können für die Fehlersuche genutzt werden. Die Datei wird immer in das Verzeichnis geschrieben, das die Maxima-Datei enthält.

translate_file generiert Lisp-Code mit Deklarationen und Definitionen, die bereits beim Kompilieren des Codes wirksam werden. Siehe compile_file für mehr Informationen.

Siehe auch die folgenden Optionsvariablen:

tr_array_as_ref, tr_bound_function_applyp, tr_exponent, tr_file_tty_messagesp, tr_float_can_branch_complex, tr_function_call_default, tr_numer, tr_optimize_max_loop, tr_semicompile, tr_state_vars, tr_warnings_get, tr_warn_bad_function_calls, tr_warn_fexpr, tr_warn_meval, tr_warn_mode, tr_warn_undeclared, und tr_warn_undefined_variable.

Optionsvariable: transrun

Standardwert: true

Hat transrun den Wert false, werden die nicht-übersetzten Versionen ausgeführt, falls diese noch vorhanden sind. Siehe savedef.

Optionsvariable: tr_array_as_ref

Standardwert: true

Hat translate_fast_arrays den Wert false, werden Referenzen auf Arrays in Lisp-Code von der Variablen tr_array_as_ref kontrolliert. Hat tr_array_as_ref den Wert true, werden Array-Namen ausgewertet.

tr_array_as_ref hat keinen Effekt, wenn translate_fast_arrays den Wert true hat.

Optionsvariable: tr_bound_function_applyp

Standardwert: true

Hat tr_bound_function_applyp den Wert true, gibt Maxima eine Warnung aus, wenn versucht wird, eine gebundene Variable als eine Funktion verwendet werden soll. tr_bound_function_applyp hat keinen Effekt auf den generierten Code.

Zum Beispiel gibt ein Ausdruck der Form g (f, x) := f (x+1) eine Warnung.

Optionsvariable: tr_file_tty_messagesp

Standardwert: false

Hat tr_file_tty_messagesp den Wert true, werden Meldungen die von der Funktion translate_file während einer Übersetzung generiert werden auch auf der Konsole ausgegeben. Ansonsten werden Meldungen nur in die Datei .UNILISP geschrieben.

Optionsvariable: tr_float_can_branch_complex

Standardwert: true

Erklärt dem Übersetzer, dass die Funktionen acos, asin, asec und acsc komplexe Werte zurückgegeben können.

Optionsvariable: tr_function_call_default

Standardwert: general

false bedeutet, gebe auf und rufe meval auf, expr bedeutet, nehme Lisp-Argumente an. general, der Standardwert, gibt Code der für MEXPRS-Funktionen geeignet ist. Wird Maxima-Code mit dem Standardwert general übersetzt, ohne dass Warnmeldungen ausgegeben werden, kann davon ausgegangen werden, dass der übersetzte und komplilierte Code kompatibel mit der ursprünglichen Funktion ist.

Optionsvariable: tr_numer

Standardwert: false

Hat tr_numer den Wert true, wird die numer-Eigenschaft von Symbolen vom Übersetzer angewendet.

Optionsvariable: tr_optimize_max_loop

Standardwert: 100

tr_optimize_max_loop enthält die maximale Anzahl an Durchgängen, um Makros zu expandieren und den Code zu optimieren. Damit werden unendliche Schleifen des Übersetzers vermieden.

Optionsvariable: tr_semicompile

Standardwert: false

Hat tr_semicompile den Wert true, geben die Funktionen translate_file und compfile Code aus, in dem Makrofunktionen expandiert sind, der aber nicht kompliliert ist.

Systemvariable: tr_state_vars

Standardwert:

[transcompile, tr_semicompile, tr_warn_undeclared, tr_warn_meval,
tr_warn_fexpr, tr_warn_mode, tr_warn_undefined_variable,
tr_function_call_default, tr_array_as_ref,tr_numer]

Enthält eine Liste der Schalter, die die Übersetzung kontrollieren.

Funktion: tr_warnings_get ()

Gebe die Liste der Warnungen aus, welche bei der letzten Übersetzung erzeugt wurden.

Optionsvariable: tr_warn_bad_function_calls

Standardwert: true

Gebe Warnungen aus, wenn Funktionsaufrufe generiert werden, die möglicherweise nicht korrekt sind, aufgrund von ungeeigneten Deklarationen für die Übersetzung.

Optionsvariable: tr_warn_fexpr

Standardwert: compfile

Gebe Warnungen aus, wenn FEXPR-Ausdrücke im übersetzten Code auftreten.

Optionsvariable: tr_warn_meval

Standardwert: compfile

Gebe Warnungen aus, wenn die Funktion meval aufgerufen wird. Dies signalisiert Probleme bei der Übersetzung.

Optionsvariable: tr_warn_mode

Standardwert: all

Gebe Warnungen aus, wenn Variablen Werte zugewiesen werden, die nicht zu dem deklarierten Typ passen.

Optionsvariable: tr_warn_undeclared

Standardwert: compile

Kontrolliert, wann Warnungen über nicht-deklarierte Variablen angezeigt werden sollen.

Optionsvariable: tr_warn_undefined_variable

Standardwert: all

Gebe eine Warnung aus, wenn undefinierte globale Variablen auftreten.


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