Neues Software-Tool vereinfacht das Debugging jeder domänenspezifischen Programmiersprache

Ein einfaches, aber dennoch herausforderndes Ziel hatte MIT-Ph.D.-Student Ajay Brahmakshatriya im Jahr 2019 formuliert. Er wollte es Menschen, die Expertise in einer bestimmten Domäne wie Klimamodellierung, Bioinformatik oder Architektur haben, ermöglichen, ihre eigenen Programmiersprachen zu schreiben, sogenannte domänenspezifische Sprachen (DSLs), selbst wenn sie nur wenig oder keine Erfahrung in der Erstellung von Programmiersprachen haben.

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Als Mitglied der Forschungsgruppe unter der Leitung von Professor Saman Amarasinghe im Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) des Instituts war Brahmakshatriya der Meinung, dass diese Sprachen mit allen unterstützenden Funktionen geliefert werden sollten, die Menschen benötigen, um sie komfortabel zu verwenden, einschließlich Debugging-Tools. Dieser Prozess zur Beseitigung von Fehlern in einer Software ist wesentlich, denn das Fehlen von Debugging-Unterstützung ist laut ihm und Amarasinghe der „Achillesferse für DSLs“.

In den letzten Jahren haben beide viel erreicht. 2021 stellten Brahmakshatriya und Amarasinghe BuildIt vor, ein Software-Paket, das es sehr erleichtert, DSLs zu erstellen. Im vergangenen Monat haben sie auf einer internationalen Konferenz in Montreal, die von der Association for Computing Machinery co-sponsert wurde, D2X vorgestellt, ein Tool, das es sehr einfach macht, Debugging zu jeder DSL hinzuzufügen und sich besonders gut mit BuildIt verträgt. Ihr Paper zu diesem Thema wurde sogar mit einem der zwei Distinguished Paper Awards ausgezeichnet, die auf der Konferenz vergeben wurden.

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Der Hauptgrund für die Erstellung einer Sprache in einer spezialisierten Domäne, so Brahmakshatriya, „ist die Förderung einer benutzerfreundlichen Erfahrung“. Eine Bildverarbeitungs-DSL könnte beispielsweise eine Funktion enthalten, die besagt: „Verwischen Sie das gesamte Bild“. Die Eingabe des gleichen Befehls in einer universellen Programmiersprache erfordert jedoch viele weitere Zeilen Code, bemerkt Brahmakshatriya. „Das ist ein Teil des Grundes, warum man eine DSL verwendet. Der andere ist die Leistung.“ Da die Operationen spezifisch für diese Domäne sind, können sie leichter optimiert werden – in der richtigen Reihenfolge durchgeführt und daher effizienter und schneller abgeschlossen werden.

Brahmakshatriya beschreibt BuildIt als „eine DSL zur Erstellung von DSLs“. Es erleichtert einen mehrstufigen Prozess, um eine vorhandene universelle Programmiersprache herunterzubrechen, bis sie auf die richtige Weise spezialisiert ist. „Angenommen, Sie haben ein Problem und möchten ein Programm schreiben, um es zu lösen“, sagt er. „Sie könnten ein Programm schreiben, um es in seiner Gesamtheit zu lösen, oder Sie könnten ein kleineres Programm schreiben, um nur die Unterklassen des Problems zu lösen, an denen Sie interessiert sind. Je spezialisierter Sie das Programm machen, desto schneller läuft es.“ BuildIt ist so konzipiert, dass es DSLs unter diesen Leitprinzipien konstruiert.

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Halide – eine Bildverarbeitungssprache, die bereits 2012 erfunden wurde, also Jahre bevor BuildIt existierte, ist eine der ersten DSLs, die aus der Gruppe von Amarasinghe stammen. Die Entwicklung wurde damals von dem Graduiertenstudenten Jonathan-Ragan Kelley und Andrew Adams, einem Postdoc von CSAIL, geleitet. „Halide ist jetzt sehr beliebt und wird in vielen Adobe-Anwendungen, einschließlich Photoshop, verwendet, hat aber immer noch keinen Debugger“, sagt Amarasinghe. Der Grund dafür sei, dass Debugger sehr kompliziert sind. „Es ist sehr schwer, sie zu schreiben, deshalb haben die meisten kleinen DSLs keine Debugging-Unterstützung.“

Das ist laut Brahmakshatriya keine wünschenswerte Situation, der Meinung, dass jede DSL ihren eigenen Debugger haben sollte. „Sie können keine vorhandenen Debugger für Ihre neue Sprache direkt verwenden, weil sie

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Von David Mitchell

David Mitchell ist ein kritisch anerkannter Autor für seine innovativen Geschichten erzählen und einzigartige narrative Strukturen. Seine Romane, darunter "Cloud Atlas" und "The Bone Clocks", wurden für zahlreiche literarische Auszeichnungen kurz gelistet und in erfolgreiche Filme und Fernsehsendungen angepasst.

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