Generative Programmierung

Der von einem Programmcode erzeugte Zielcode kann

• einmal erzeugt, persistent gespeichert und dann permanent genutzt werden oder
• nach Bedarf dynamisch erzeugt und ausgeführt und danach wieder gelöscht werden.

Wenn ein Zielcode einmal erzeugt und dann persistent gehalten wird, kann die Programmgenerierung und die Ausführung des Zielprogramms zeitlich entkoppelt stattfinden. Die Programmgenerierung und die Ausführung des Zielprogramms sind hier nur insofern voneinander abhängig, als die Generierung vor der Ausführung des Zielcodes stattfindet. Die Codegenerierung wird dann typischerweise vom Programmierer oder von einem Systemadministrator bei der Softwareinstallation angestoßen, also typischerweise nicht vom Endbenutzer.

Beispiel: Ein Programmgenerator (Codewizard) zur Erstellung des Basiscodes einer Programmklasse fragt verschiedene Parameter ab, wie Klassennamen, Anzahl, Namen und Typ der Klasseneigenschaften, Anzahl und Namen der Klassenmethoden und erstellt dann den Programmcode der Klasse.

Eine Neugenerierung ist nur dann notwendig, wenn sich Änderungen an den Generierungsparametern ergeben.

Im zweiten Fall wird die Programmgenerierung und die Ausführung des Zielcodes in der Regel direkt vom Endbenutzer angestoßen. Dabei erfolgt die Programmgenerierung idealerweise so schnell, dass der Endbenutzer gar nicht merkt, dass der von ihm genutzte Programmteil erst vor wenigen Sekundenbruchteilen automatisch ausprogrammiert worden ist. Der Ablauf dieses dynamischen Vorgangs soll in einzelnen Schritten nachvollzogen werden:

1. Der Anwender macht eine Auswahl der Eingangsparameter, z. B. den Namen einer Datenbanktabelle.
2. Der Programmgenerator nimmt den Tabellennamen vom Endbenutzer, liest aus dem Datadictionary der Datenbank die Felder, Feldtypen und Fremdschlüsselbeziehungen und erzeugt aus diesen Steuerparametern den Programmzielcode eines Suchformulars zur Datenanzeige für die vom Benutzer vorgegebene Datenbanktabelle.
3. Der Programmzielcode wird nun kurz kompiliert und dann vom Programmgenerator mit einem dynamischen Aufruf ausgeführt.

Der letzte Schritt stellt bestimmte Anforderungen an die verwendete Programmiersprache:

• Es muss im Programmgenerator möglich sein, eine Routine aufzurufen, deren Namen variabel vorgegeben und im Kontext des Programmgenerators nicht zwingend bekannt ist (z. B. Vorgabe der aufzurufenden Routine durch eine Stringvariable, Late Binding).
• Die notwendige Flexibilität in der Programmgenerierung verlangt nach einer interpretierten Sprache, d. h. in der Regel wird als Zielcode ein Interpretercode erzeugt und nicht ein Maschinencode. Grundsätzlich kann der Zielcode aber alles sein, d. h. ein Quellcode, Zwischencode oder Binärcode.

Der dynamisch erzeugte Zielcode ist sinnvollerweise oft in der gleichen Sprache codiert wie das codegenerierende Programmmodul. Ein Programmgenerator ist demnach ein auf eine generische Anwendungs- und Programmklasse spezialisierter Codegenerator. Er bezieht sich auf ein bestimmtes, zugrundeliegende generisches Programmmodell, aus welchem er nach konkretisierender Parametrisierung den Zielcode erzeugt. Eine komplexe Parametrisierung kann z. B. über ein Tabellenmodell in einer Datenbank erfolgen, welches die flexible Codegenerierung steuert.

UML erlaubt die Erstellung einer Softwarearchitektur in Form eines Diagramms. Daraus kann dann automatisch Code erzeugt werden, der dann gewöhnlich „von Hand“ vervollständigt werden muss. Anspruchsvollere Entwicklungsumgebungen ermöglichen auch das gleichzeitige Arbeiten auf der UML und Sourcecode-Ebene. Man kann so wahlweise die UML oder den Sourcecode verändern und die Entwicklungsumgebung erstellt dann automatisch die jeweils andere Darstellung des Programms. Dabei wird also entweder UML-Code aus dem Sourcecode generiert oder umgekehrt.

Auch mit XSLT ist automatische Codegenerierung möglich. Das gewünschte Modell wird in einem XML-Dokument dargestellt, dessen Syntax man selbst deklarieren kann. Dann erstellt man ein zu dem XML-Dokument passende XSLT-Skript, das den Programmcode generiert. Dies kann auch in einem mehrstufigen Prozess geschehen, z. B. generiert man mit einem ersten XSLT-Skript eine Batchdatei, ein Shellskript oder eine Makefile mit einer Liste weiterer XSLT-Verarbeitungsschritte oder anderer Befehle.

Anhand einer listenförmigen Beschreibung der Tabellenstruktur wird jeweils aus konkret vorgegebenen Tabellen eine Bildschirmmaske erstellt. Aufbau und Funktionsweise des Formulars ist fest vorgegeben. Die verschiedenen Tabellen unterscheiden sich jedoch bezüglich Art und Anzahl der Felder, der Feldbezeichnungen, -typen und Fremdschlüsselbeziehungen.

Die Syntax einer Programmiersprache wird z. B. in EBNF-Notation vorgegeben. Aufgrund dieser formalen Sprachdefinition erzeugt ein Compiler-Compiler den Compiler, bzw. ein Parsergenerator den Parser für die spezifizierte Sprache. Siehe hierzu auch: Coco/R und yacc.

Die generative Programmierung kann auch für die Abarbeitung von Stücklisten mit variablen Stücklistenpositionen verwendet werden. Im Rahmen des Customizings oder der Installation können generative Programme die Variantenkonfiguration von komplexen Softwareanwendungen auf die gewünschte Zielform bringen.

Beim Rapid Control Prototyping wird in der Regelungstechnik aus Blockdiagrammen ein für das Steuergerät angepasster Code erzeugt, sodass Fehler bei der Umsetzung von Blockdiagrammen in steuergerätspezifischen Code möglichst nicht mehr auftauchen.