Skript-Sprachen

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Skript-Sprachen

Teil 7
Skript-Sprachen
Perl
Python
Tcl/Tk
Prof. Dr. Gerhard Goos
Höhere Programmiersprachen WS 2001/2
1
Aufgaben

Historisch:
(1) Textdateiverarbeitung
(2) Steuerung und Kopplung von Programmen

Zusätzlich heute:
(a) Benutzerschnittstellenentwicklung
(b) Prototypentwicklung
(c) Softwarekonfiguration
2
Geschichte

Zuerst: Steuerbefehle von Hand eingegeben (Operateur) oder
am Beginn eines Programms (Kartenstapel)

Job Description Language (JCL auf OS 360/MVS) ab 1963 Verkettung von
Programmläufen (Chain-Jobs) gesteuert durch Ergebniswert

Vorrangsteuerung
,,System``-Variable (z.B. Cobol Dateinamen) zur Steuerung des EA-Verhaltens


Flexibilisierung

Wartbarkeit

interaktive Benutzeroberfläche von Teilnehmersystemen
(Multics, MTSS, TSOS, BS 2000) seit 1966/7

Bourne-Shell auf UNIX (1971ff.):
interaktiv, Programme abspeicherbar als „Skripten“

Skripten für Texteditoren wie ed, sed, awk, ...

Skripten für graphische Werkzeuge wie Tk
3
Prinzipien von Skript-Sprachen









Einfache Programmiersprache
Ziel: Dateibearbeitung
Operation = Programm

aus Effizienzgründen auch eingebaute Operationen
Operand = Datei, Zahl, Text
Variable: Behälter für beliebige Texte

häufig nur flache Gültigkeitsbereiche, keine Schachtelung
Ablaufsteuerung:

sequentielle Ausführung

asynchrone Ausführung (fork) mit/ohne Endemeldung

Koroutinen (UNIX-pipe)
Unterprogramm = Programm in eigener Datei

parametrisiert mit Texten $1, $2, ... von der Kommandozeile
Prinzip der Standard-Eingabe/Ausgabe/Fehlerausgabe

umlenkbar auf beliebige Dateien (Multics, UNIX)
Ausführung interpretativ (neuerdings auch übersetzt, vorübersetzt)
4
(1) Eine MULTICS/UNIX-Errungenschaft:
Universeller Dateityp Text
Alle Dateien sind Bytefolgen, als Text interpretierbar



jedoch Zugriff auf Puffer (rohe EA) und byteweise Adressierung
unterstützt
bearbeitbar mit Texteditor


+ kein spezielles Werkzeug abhängig vom Dateityp nötig

- semantische Konsistenz der Bearbeitung nicht überprüft
Ein/Ausgaben mit wenigen Ausnahmen als Text, nicht binär



also keine Systemunterstützung für index-sequentielle Organisation
plattformunabhängig, da ASCII/ISO-8859-*/Unicode-verschlüsselt
die Microsoft-Errungenschaft: proprietäre Codierung des Zeilenwechsels
5
(1) Dateibearbeitung (ed)
Kommandosyntax: [address[,address]]command [parameter]
Semantik: Wende das Kommando auf die adressierten Zeilen (inklusive) an
1,$s/r/R/
1,$s/r/R/g
/abc/p
?abc?p
5d
.,+3d
.j
#
#
#
#
#
#
#
substitutiere R für erstes r auf jeder Zeile
substituiere R für alle r
suche vorwärts nach Zeile mit ''abc'' und drucke
das gleiche rückwärts
lösche Zeile 5 (mit Umnumerieren)
lösche aktuelle Zeile bis dritte nachfolgende Zeile
hänge nachfolgende Zeile hinten an aktuelle Zeile an
 Gebrauch des ed heute: einfachster, kleinster interaktiverTexteditor unter UNIX
 Für Skripten sed oder awk benutzen
6
(1) Reguläre Ausdrücke
In Suchmustern bedeuten

.
beliebiges Zeichen

^
Zeilenanfang

$
Zeilenende

\c
Sonderzeichen, z.B. \$: das Dollarzeichen

[... ] Menge alternativer Zeichen
z.B. [124], [1-9],[A-Z0-9], [^0-9]: alle Zeichen außer 0-9

*

\{m,n\} vorangehendes Zeichen mindestens m, maximal n-mal

$...$Klammerung
beliebig häufiges Vorkommen des vorangehenden Zeichens
einer Teilfolge - 2-te Teilfolge ist anschließend \2
Posix: weitere Zusätze
7
(1) awk
 Bislang: Bearbeitung von Text als Folge von Zeichen
 Zeilenorientierte Sicht: reguläre Ausdrücke auf Zeile einzeln
angewendet
 Tabellarisch abgespeicherte Daten erfordern Spaltenbegriff
 awk ermöglicht diese Sicht
Zeilen-Zerteiler mit C-ähnliche Ausgabemöglichkeiten
Beispiel:
datei:
Neumann Rainer
Löwe
Welf
Uni-Karlsruhe
Uni-Karlsruhe
awk -F\t´{print $2}´ datei
Rainer
Welf
8
(2) Filter und Ströme
 Spezielle Dateien: Standardeingabe, Standard- und Fehlerausgabe
 Kopplung von Programmen über Ströme von Puffern
 Abarbeitung der Programme mit Koroutinen
 Pufferung
 Dateibearbeitungswerkzeuge zur Bearbeitung der Ströme
 (eingeschränkt) einsetzbar
9
(1) und (2) Beispiel: Umlautersetzung
 Aufgabe: Umwandlung ae → ä, AE → Ä, Ae → Ä, sz → ß, usw.
 Aufruf (Skript):
sed -n -f umpr $1 >/tmp/$$uml
mv /tmp/$$uml $1
 sed-Skript umpr
s/ae/Ä/g
s/oe/ö/g
s/ue/ü/g
s/Ae/Ä/g
s/Oe/Ö/g
s/Ue/Ü/g
s/AE/Ä/g
s/OE/Ö/g
s/UE/Ü/g
s/sz/ß/g
s/$[ae]$ü/\1ue/g
s/$[AE]$Ü/\1UE/g
s/tüll/tuell/g
s/TÜLL/TUELL/g
s/$[zZ]$ürst/\1uerst/g
s/$[nN]$öther/\1oether/g
s/Thü/Thue/g
s/Göthe/Goethe/g
s/GÖTHE/GOETHE/g
s/$[Ss]$öben/\1oeben/g
s/onflün/onfluen/g
s/Öttinger/Oettinger/g
s/trü$/true/g
s/trü /true /g
s/$[aAeEqQ]$ü/\1ue/g
s/ikröle/ikroele/g
s/ongrün/ongruen/g
s/ogün/oguen/g
s/logü/logue/g
s/glü /glue /g
s/sgü/sgue/g
s/aßin/aszin/g
s/$[aA]$uß/\1uszu/g
s/uß$auo$/usz\1/g
s/$[b-df-hj-np-tv-z]$ß/\1sz/g
s/gß/gsz/g
s/außu/aus\{\}zu/g
s/$[Kk]$öffiz/\1oeffiz/g
s/lß/ls"-z/g
s/ußei/us"-zei/g
p
10
(2) Shell-Programmierung

Automatischer Ablauf von Programmfolgen

Kopplung von Programmen (Bedingte Aufrufe, Ströme)

Nebenläufigkeit

Umgebungsvariablen

Dynamische Befehlserzeugung (eval)

Wiederverwendung?
11
(1) und (2)
Perl - Practical Extraction and Report Language
 Ziele und Einsatzgebiete:
 Textfilter (wie sed, awk, ...)
 Berichterstellung
 Common Gateway Interface (CGI) Programme (www Server)
 Komplexe Automatisierungsaufgaben (Konfiguration von Programmen)
12
Entwurfsgedanken zu Perl
 Grundlegende Programmierereigenschaften:
 Faulheit und Ungeduld
 Demnach müssen Programme:
 kurz und schnell zu erstellen sein
 keine überflüssigen Anweisungen enthalten
 schnell zu testen sein
 einfache Aufgaben leicht machen,
ohne komplexe Aufgaben unmöglich zu machen
 Problem:
 Lesbarkeit und damit Wartbarkeit von Programmen
13
RSA Verschlüsselung
#!/bin/perl
-sp0777i<X+d*lMLa^*lM%0]dsXx++lMlN/dsM0<j]
dsj$/=unpack(‘H*‘,$_);S_=`echo 16dio\U$k“SK
$/SM$n\EsN0p[1N*11K[d2%Sa2/d0$^Ixp“|dc`;
s/\W//g;$_=pack(‘H*‘,/((..)*)$/)
14
Typen
(Skalare) Werte - beginnend mit $
Reihungszugriffe - beginnend mit @
Assoziative Reihungen - beginnend mit %
Beispiele:

$a ist „{x->1, y->2}“

@a[2] ist „a->1“

%a = {x->1, y->2}
15
Operationen
 Operationen werden in einem Kontext ausgeführt
 Kontext:
 Skalarer Kontext (z.B. boolescher Kontext, Void-Kontext)
 Listenkontext
 Interpolativer Kontext
 Objektkontext
16
Standardmodule und -bibliotheken
Modul
File
Term
Text
Math
Tie
Funktionen
Basename, ChckTree, Copy, Find, Path
Cap, Complete
Abbrev, ParseWords, Tabs
BigFloat, BigInt, Complex
Hash, StdHash, SubstrHash, Socket, Net, Time, I18N, POSIX
17
Beliebte Fehler
 Operatoren können sich im Listenkontext anders verhalten als in skalarem
Kontext
 Zuweisungen
 Vergleiche
 Namen können für Funktionen oder Literale stehen (kontextabhängig)
 Seiteneffekte von Operatoren, Funktionen
18
Erfahrungen
 Jedes Skript fängt einmal klein an
 (Kleine) Skripten sind selbsterklärend
 Jedes Skript wird größer ... und
noch größer
 Ein großes Skript führt zur Unkündbarkeit des Autors
 Skripten dürfen nur disziplinierte Profis schreiben
19
(1) und (2) Python
 Python angelehnt an Modula-3
 wesentlich besser lesbar,
daher wesentlich besser wartbare Programme
 sonst vergleichbare Leistung wie Perl:
Module, Objektorientierung, umfangreiche Bibliotheken

für Einführungen vgl. z.B. die Unterlagen in der Linux-Dokumentation
20
(a) und (b) Benutzerschnittstellen und
Prototypen
 Problem:
Erstellung von grafischen Benutzerschnittstellen mit X11 kompliziert
Prototypen bestehen zu großen Teilen aus Benutzerschnittstellen
(ohne echte Funktionalität)
 Ziel:
Einfache Erstellung von X11 Anwendungen
21
(a) X11-Hauptprogramm
Widget MyXApplicationShell;
Widget *MyXApplicationShellWidgets
= (Widget *) NULL;
main(unsigned int argc, char * argv[]) MyXApplicationShell =
XtInitialize(argv[0],argv[0],NULL,0,&argc,argv);
MyXApplicationShellWidgets =
MyXApplicationShellLayout(MyXApplicationShell);
XtRealizeWidget(MyXApplicationShell); XtMainLoop();
22
(a) X11-Argumentvektoren
n = 0;
XtSetArg(args[n],XmNleftAttachment,XmATTACH_FORM); n++;
XtSetArg(args[n],XmNrightAttachment,XmATTACH_FORM); n++;
XtSetArg(args[n],XmNtopWidget,fdEditField); n++;
XtSetArg(args[n],XmNtopAttachment,XmATTACH_WIDGET); n++;
XtSetArg(args[n],XmNtopOffset,5); n++;
separator = XmCreateSeparator(fdEntryEditor,sepName,args,n);
XtManageChild(separator);
23
(a) X11
Erzeugen von Dialogfenstern
n = 0;
XtSetArg(args[n],XmNdialogStyle,XmDIALOG_FULL_APPLICATION_MODAL);n++;
XtSetArg(args[n],XmNdialogTitle,XmStringLtoRCreate
('Edit entry ...', XmSTRING_DEFAULT_CHARSET));n++;
XtSetArg(args[n],XmNnoResize,TRUE);n++;
XtSetArg(args[n],XmNresizePolicy,XmRESIZE_NONE);n++;
XtSetArg(args[n],XmNautoUnmanage,FALSE);n++;
fdEntryEditor =
XmCreateFormDialog(MyXApplicationShell,fdEntryEditorRes,args,n);
24
(a) Tk - Tool Kit für X-Windows
 Tk was [also] born out of frustration (J. K. Ousterhout)
 Grundidee:
 Vereinfachung wiederkehrender X11-spezifischer Aufgaben
label .l -text Label
button .b -text Button
checkbutton .c -text Checkbutton
radiobutton .r -text Radiobutton
pack .l .b .c .r
update
25
(a) GUI-Programmierung
 Rückrufe(Callbacks)
 Ziel: Reaktion auf Benutzeraktionen
 Mögliche Implementierungen:
 Ereignisse (mit Warteschlangen, etc.)
 Prozedurvariable
26
(a) Rückrufe (Callbacks) in Tk
 Skripte anstelle von Prozedurvariablen
 Spezielle Text-Muster für Ereignis-Daten
Beispiel:
button .b -text Test; pack .b
bind .b <Destroy> {
puts stdout {Window %W destroyed} }
bind .b <1> {
puts stdout {Mouse pressed at %x,%y} }
 Berechnung von Variablen, Ausdrücken?
27
(b) Prototyp-Entwicklung
 Starte mit einem reinen Interpretierer
 Implementiere Funktionalität auf Basis der Skript-Sprache
 Stabile bzw. (in Tk) ineffiziente Funktionen in C, argc-argv-Schnittstelle für
Interpretierer
 Wiederhole letzteres bis zur Konvergenz
 Entferne Interpretiererkern und argc-argv-Schnittstellen
28
(b) Tcl / Tk
Tcl (Tool Command Language) Skriptsprache mit
 Operationen für Zeichenketten und Listen
 Prozedurkonzept
 Zugriff auf Ausführungsstapel und Interpretierer (Meta-Informationen)
Idee: Relevante C-Fkt interaktiv verwendbar machen (argc-argv-Schnittstelle)
 Vorteile:
 Interaktive Verwendbarkeit
 Einfaches Testen
 Möglichkeit zum Ausprobieren
 Nachteile:
 Verlust von Typinformationen
 Variableninterpretation (Typanpassung)
29
(b) und (c) Tcl-Interpretierermodell
 Kern besteht aus Funktionen
 zur Variablenverwaltung
 zur Zeichenketteninterpretation
 für die Aufrufkontextverwaltung
 zur Erzeugung von argc-argv-Aufrufen an unbekannte Funktionen
 zum An-/Abmelden zusätzlicher Funktionen
 Möglichkeit zur Integration von Interpretierer in Anwendungen
... zur Beschreibung der Benutzerschnittstelle
... zur dynamischen Konfiguration der Anwendung
30
(a) und (b) Beispiel Sather-Tcl
 Sather bietet
 statische Typsicherheit
 effiziente Programme
 kaum Bibliotheken, insbesondere keine GUI-Bibliotheken
Implementierung der Programmlogik in Sather
Implementierung der GUI-Teile in Tcl/Tk
31
(c) Tcl und Systemkonfiguration
 Problem:
 Starres, übersetztes System
 Leicht variierende Kundenwünsche
 Entwickler: Konfiguration nicht zu verwalten
 Lösung:
 Exportiere Objekte/Funktionen in eine Interpretierer-Schnittstelle.
 Verwende den Interpretierer bzw. die Skript-Sprache als
Konfigurationssprache
32
(a), (b) und (c) Beispiele
 Erweiterung einer Anwendung um interaktive (oder skriptbasierte)
Steuerung
Beispiel: TclOBST
 Integration eines Tcl-Interpreters in einen OBST-Datenbankbrowser
Anwendungen:
 OBST-DB-Shell
 USE, die OBST Schema-Evolutionsumgebung
33
Perl, Tcl/Tk und Python am gleichen
Beispiel: Perl

Perl
%map = ('1','Maier','2','Müller','3','Schmidt');
print "Eingabe einer Zahl (1, 2 oder 3):"; chop($x = <STDIN>);
if (1 <= $x && $x <=3){
print "Name für $x ist $map{$x}\n"
} else {
print "Falsche Eingabe\n"
}
34
Beispiel: Tcl/Tk

Tcl/Tk
wm title . "Auswahl"
wm minsize . 100 100
frame .buttons -borderwidth 15
pack .buttons -side top -fill x
button .buttons.quit -text Schließen -command exit
button .buttons.input -text Eingabe -command Print
pack .buttons.quit .buttons.input -side right
frame .f;
pack .f -side top
label .f.l -text "Eingabe einer Zahl (1,2 oder 3)"
entry .f.digit -width 5 -relief sunken
pack .f.l .f.digit -side left
text .output -width 50 -height 20 -bd 5 -relief raised
pack .output -side top
proc Print {} {
set list {Maier Müller Schmidt}
set c [.f.digit get]
if {$c >= 1 && $c <= 3} {
.output insert end [lindex $list [expr $c-1]]
.output insert end "\n"
} else {
.output insert end "falsche Eingabe\n"
}
}
35
Beispiel: Python

Python
map = { 1:"Maier", 2:"Müller", 3:"Schmidt"}
print("Eingabe einer Zahl (1, 2 oder 3):"),
x = input()
if map.has_key(x) : print(map[x])
else: print("Falsche Eingabe")
36
(c) Anwendungen und
Konfigurationssprachen
 R/3 -- ABAP/4
 Microsoft Office - Visual Basic for Applications (VBA)
 StarOffice - StarBasic oder Java(Script)
 Rational Rose - Rose Basic
 Grundidee: Programmierbare Standardanwendungen
37
(c) VBA
 Objektorientierter Basic-Dialekt
 Entstanden aus
Access-, Excel-, Word-Basic
 Anwendung ist Bibliothek lauffähiger Objekte
(z.B. Document, Application, Database, Worksheet, etc.)
 Ereignisorientiert
38
(c) Power Point Macro
Sub Beispiel()
ActiveWindow.Selection.TextRange.
ParagraphFormat.Bullet.Visible=msoFalse
With ActiveWindow.Selection.ShapeRange
.Fill.Visible = msoTrue
.Fill.Solid
.Fill.ForeColor.RGB = RGB(255, 255, 153)
.Line.Visible = msoTrue
.Line.ForeColor.SchemeColor = ppForeground
.Line.BackColor.RGB = RGB(255, 255, 255)
.TextFrame.TextRange.Font.Name = "Courier New"
.TextFrame.TextRange.Font.Size = 24
End With
End Sub
39
Zusammenfassung zu Skript-Sprachen
 Zielsetzung:
 Steuerung und Kopplung
 Prototypenentwicklung
 Konfiguration
 Konzepte:
 Schwache Typisierung
 Typisierung durch kontextabhängige Interpretation
 Bibliotheken im Mittelpunkt
40

Skript-Sprachen

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