Grundlagen der Programmierwerkzeuge

Einführung

Programmierwerkzeuge sind Anwendungen, die es ermöglichen, Programme, Routinen, Dienstprogramme und Systeme für die Hardware eines Computers zu erstellen und zu verwalten.

Heute gibt es eine Vielzahl von Programmierwerkzeugen auf dem Markt, sowohl für Anfänger als auch für erfahrene Entwickler.

Zu den häufigsten Werkzeugen gehören Debugger, die dabei helfen, potenzielle Laufzeitfehler zu erkennen. Ebenso wichtig sind Bibliotheken und Komponenten, die in vielen Programmiersprachen verwendet werden. Zudem dienen Programmiersprachen selbst als grundlegende Werkzeuge zur Erstellung von Software.

Beispiele hierfür sind: NetBeans, Eclipse, MPLAB IDE, MATLAB, Visual Studio usw.

Wichtigste Werkzeuge

Einige der wichtigsten und am häufigsten verwendeten Programmierwerkzeuge sind:

• Compiler
• Interpreter
• Editoren
• Debugger
• IDEs

1. Compiler

Ein Compiler ist eine Software, die ein in einer Programmiersprache geschriebenes Programm in eine andere Sprache übersetzt, um ein äquivalentes Programm zu erzeugen, das von der Maschine interpretiert werden kann. Meistens ist die Zielsprache Maschinensprache. Dieser Übersetzungsvorgang wird als Kompilierung bezeichnet.

Der Compiler übersetzt Quellcode aus einer Hochsprache in eine Sprache auf niedrigerer Ebene (in der Regel Maschinensprache). So kann ein Programmierer Code in einer für Menschen verständlichen Sprache entwerfen und diesen anschließend für den Computer ausführbar machen.

2. Editoren

Ein Texteditor ist ein Programm, das das Erstellen und Bearbeiten von digitalen Dateien ermöglicht, die nur Klartext enthalten. Das Programm liest die Datei und interpretiert die Bytes als Zeichen. Heute ist dies meist 7- oder 8-Bit-ASCII oder UTF-8.

Ein 8-Bit-ASCII-Editor erkennt beispielsweise die binäre Zahl 0110 0001 (dezimal 97) als den Buchstaben „a“ und bietet dem Anwender Funktionen, um diese Daten zu ändern.

Texteditoren sind in Betriebssystemen oder Softwarepaketen enthalten und werden zum Erstellen von Konfigurationsdateien, Skripten oder Quellcode verwendet.

3. Interpreter

Ein Interpreter ist ein Computerprogramm, das Programme analysiert und ausführt, die in einer Hochsprache geschrieben sind. Im Gegensatz zu einem Compiler, der ein Programm vollständig in Maschinencode übersetzt, führt der Interpreter die Übersetzung bei Bedarf aus – meist Anweisung für Anweisung – und speichert das Ergebnis der Übersetzung in der Regel nicht dauerhaft.

Mit einem Interpreter kann eine Quelldatei auf verschiedenen Systemen (z. B. PC und PlayStation 3) ausgeführt werden, ohne dass für jedes System eine eigene ausführbare Datei kompiliert werden muss.

Interpretierte Programme sind oft langsamer, bieten jedoch eine flexiblere Programmier- und Debugging-Umgebung. Um die Performance zu verbessern, übersetzen einige Implementierungen den Quellcode in eine kompaktere Zwischenform (z. B. Perl, Python, MATLAB, Ruby und C#).

4. Debugger

Ein Debugger ist ein Programm, das bei der Fehlersuche und Bereinigung von Software hilft. Wenn der Debugger gestartet wird, läuft das Programm bis zu einem definierten Punkt, an dem der Benutzer die Ausführung unterbrechen kann, um den Zustand zu analysieren.

Der Debugger kann das Programm anhalten bei:

• Einem Haltepunkt (Breakpoint).
• Einem bedingten Haltepunkt.
• Bestimmten Ereignissen.
• Einer manuellen Anfrage des Nutzers.

In dieser Unterbrechung kann der Benutzer:

• Speicher und Variablen prüfen und ändern.
• Prozessor-Register untersuchen.
• Den Call-Stack analysieren.
• Den Ausführungspunkt ändern.
• Einzelschritte ausführen.

5. Beliebte IDEs

Es gibt viele verschiedene Arten von IDEs (Integrated Development Environments), von Open-Source-Projekten bis hin zu kommerziellen Produkten.

Zusätzlich gibt es Frameworks, die als Fundament für den Code dienen und Bibliotheken sowie Werkzeuge zur Vereinigung verschiedener Projektkomponenten bereitstellen.

Zu den beliebtesten IDEs für Java gehören Eclipse und NetBeans. Beide sind Open-Source-Projekte, verfolgen jedoch unterschiedliche Ansätze: NetBeans basiert auf einer modularen Architektur, während Eclipse sich auf Rich-Client-Anwendungen konzentriert.

Eine der mächtigsten Umgebungen ist Microsoft Visual Studio, besonders für C#. Es nutzt das .NET-Framework und bietet Funktionen wie Auto-Vervollständigung, die den Schreibprozess beschleunigen.

Im Bereich der Mikrocontroller ist MPLAB IDE ein bekannter Editor für Microchip-Produkte. MATLAB hingegen ist eine mathematische Software mit einer eigenen Sprache (M-Sprache), die für Array-Manipulation, Datenvisualisierung und Algorithmenentwicklung genutzt wird.