Quellcode: Was genau ist ein Quelltext?

Computer – egal ob der heimische PC, moderne Smartphones oder Rechner aus Industrie und Wissenschaft – arbeiten im binären System: an/aus, geladen/nicht geladen, 1/0. Eine Abfolge von Zuständen (Bits) weist den Computer an, was dieser zu tun hat. Während in den Anfangstagen der Computertechnologie noch tatsächlich mit diesen beiden Zuständen Befehle erstellt wurden, ist man längst dazu übergangen, Anwendungen in einer vom Menschen lesbaren Programmiersprache zu schreiben. Das mag zunächst seltsam klingen, denn als Laie erkennt man auch in einem Quellcode hauptsächlich wirres Kauderwelsch.

„Menschenlesbar“ ist in diesem Zusammenhang allerdings als Gegenbegriff zu „maschinenlesbar“ zu verstehen. Während Computer nur mit Zahlenwerten arbeiten, nutzen Menschen zur Kommunikation Wörter. Genau wie Fremdsprachen muss man die verschiedenen Programmiersprachen zunächst lernen, bevor man sie einsetzen kann.

Unterschiedliche Programmiersprachen

Es gibt hunderte verschiedene Programmiersprachen. Dabei kann man nicht unbedingt sagen, dass es per se bessere oder schlechtere gibt, denn dies ist immer im Kontext des Projekts zu sehen und abhängig von der Anwendung, für die der Quellcode eingesetzt wird. Zu den bekanntesten Programmiersprachen gehören:

• BASIC

• Java

• C

• C++

• Pascal

• Python

• PHP

• JavaScript

Damit der Computer diese Sprachen versteht, müssen sie allerdings anschließend in Maschinencode übersetzt werden.

Compiler & Interpreter

Damit Computer den von Programmierern verfassten Quelltext weiterverarbeiten können, muss ein Übersetzer zwischen beiden stehen – in Form eines zusätzlichen Programms. Diese Hilfsanwendung kann entweder in Form eines Compilers oder als Interpreter auftauchen:

• Compiler: Dieser Anwendungstyp übersetzt (kompiliert) den Quellcode in einen Code, der vom Prozessor verstanden und ausgeführt werden kann. Dieser Maschinencode lässt sich in Form einer ausführbaren Datei speichern.

• Interpreter: Ein Interpreter übersetzt den Quellcode Zeile für Zeile und führt diesen direkt aus. Der Übersetzungsvorgang läuft dadurch sehr viel schneller ab als bei einem Compiler, dafür ist die Ausführung langsamer und benötigt eine große Menge an Arbeitsspeicher.

Man hat nicht die freie Wahl: Die Programmiersprache legt fest, ob ein Compiler oder ein Interpreter zum Einsatz kommen muss. Heutzutage setzt man vermehrt auch eine Zwischenlösung ein: Just-in-time-Kompilierung (JIT). Diese Art der Übersetzung versucht die Vorteile beider Programme (schnelle Analyse und schnelle Ausführung) zu kombinieren und wird z. B. in Browsern eingesetzt, um effektiver mit JavaScript, PHP oder Java umzugehen.

Auszeichnungssprachen

Auch beim Grundgerüst einer Webseite spricht man von einem Quelltext. Grundlage hierfür ist allerdings keine Programmiersprache, sondern die Auszeichnungssprache HTML. Eine Auszeichnungssprache legt fest, wie ein Inhalt strukturiert ist. So lassen sich mit HTML z. B. Überschriften, Absätze oder Hervorhebungen definieren. Ein HTML-Dokument ist an sich kein Programm, kann aber eines enthalten, etwa in Form von JavaScript-Code. Ähnliches gilt für andere Auszeichnungssprachen, etwa XML.

Beim Schreiben von Programmen hält man sich – abhängig von der verwendeten Programmiersprache – an bestimmte Konventionen. Die wenigsten Programmiersprachen erscheinen allerdings aus dem Nichts, die meisten bauen aufeinander auf. Deshalb kommen bestimmte Elemente immer wieder in verschiedenen Programmcodes vor:

• Befehle: Anweisungen sind die Basis wahrscheinlich aller Anwendungen. Hiermit macht der Programmierer seinem zukünftigen Programm klar, was es zu tun hat. Solche Befehle können z. B. bestimmte Rechenschritte auslösen oder einen Text anzeigen lassen.

• Variablen: Variablen sind Leerstellen, die mit Informationen gefüllt werden können. Auf diese referiert man innerhalb des Quellcodes immer wieder mit einer zu vergebenden Bezeichnung.

• Vergleiche: Entscheidend für den Aufbau der meisten Programme sind auch Abfragen, die etwa nach einem Wenn-dann-Schema – also nach dem Prinzip der Aussagenlogik – funktionieren. Wenn ein bestimmter Wahrheitswert eintritt, wird ein Ereignis ausgelöst, ansonsten ein anderes.

• Schleifen: Abfragen können auch Grundlage für Schleifen im Quelltext sein. Ein Befehl wird so lange wiederholt, bis ein bestimmter Wert erreicht ist. Erst dann verlässt das Programm die Schleife und führt den restlichen Code aus.

• Kommentare: In allen gängigen Programmiersprachen kann man Zeilen innerhalb des Codes auskommentieren. Damit ist es möglich, Text in den Quellcode zu schreiben, der nicht vom Programm berücksichtigt werden soll. Man trägt z. B. Kommentare in den Quelltext ein, damit man selbst oder ein anderer Entwickler auch in Zukunft Teile des Codes nachvollziehen kann.

Bei der Erstellung eines Quellcodes steht immer ein Problem im Fokus. Entwickler schreiben Programme, um Lösungen anzubieten. Der Weg dahin ist aber nicht festgelegt. Wenn sich zwei Programmierer mit dem gleichen Problem befassen, kann es gut passieren, dass sich die beiden Quelltexte deutlich voneinander unterscheiden – selbst wenn sie in der gleichen Sprache gearbeitet haben.

Auch wenn es in vielen Fällen nicht nur einen richtigen Lösungsweg gibt, haben alle Programmierarbeiten eines gemeinsam: Ein guter Quelltext sollte unnötigen Code vermeiden. Dieser macht das Programm unübersichtlich, langsamer und anfälliger für Fehler. Besonders unübersichtlichen Quellcode, den auch Profis nicht mehr durchschauen, nennt man Spaghetticode, da die Struktur so verworren ist wie die langen Nudeln auf dem Teller.

Um einen Quelltext zu schreiben, bedarf es eigentlich nur eines einfachen Texteditors – wie etwa der Editor (im englischen Original Notepad) unter Windows oder TextEdit beim Mac. So speichert man den Quellcode auch als Plain-Text (z. B. in der ASCII-Kodierung oder als UTF-8) ab mit der für die Programmiersprache korrekten Dateinamenendung. Wenn Sie also etwa eine Datei mit der Endung „.cpp“ auf Ihrer Festplatte finden, dann ist auch diese eigentlich eine Textdatei, enthält aber wahrscheinlich Code in der Programmiersprache C++.

Integrierte Entwicklungsumgebung (IDE)

Umfangreichere Projekte lassen sich einfacher mit speziellen Programmen realisieren. Integrierte Entwicklungsumgebungen fassen mehrere Werkzeuge, die Entwickler bei der Arbeit benötigen, zusammen (deshalb „integriert“) und beschleunigen so den Arbeitsablauf. Zusätzlicher Vorteil solcher IDEs ist, dass die enthaltenen Werkzeuge nahtlos untereinander kommunizieren und synchron Änderungen vornehmen. Zu diesen Werkzeugen gehören meistens:

• Texteditoren: Der Texteditor ist auch bei Entwicklungsumgebungen das Kernstück. Es existieren zwar auch wenige visuelle Programmiersprachen, die über die Anordnung von grafischen Elementen funktionieren, doch der absolute Großteil von Anwendungen wird über einen klassischen Quelltext geschrieben. Texteditoren, die Teil einer IDE sind, haben einen ähnlichen Funktionsumfang wie solche Editoren, die man abseits einer Umgebung fürs Programmieren einsetzt.

• Compiler/Interpreter: IDEs umfassen auch Compiler und/oder Interpreter. So können Programmierer ihren Code direkt aus der Umgebung heraus laufen lassen.

• Debugger: Unerlässlich für eine vernünftige Programmierarbeit ist der Einsatz eines Debuggers, weshalb dieses Werkzeug auch ein standardmäßiger Bestandteil einer integrierten Entwicklungsumgebung ist. Mit diesem Tool können Sie Ihren Quellcode auf Fehler (Bugs) untersuchen, indem Sie mit Haltepunkten den Ablauf des Programms unterbrechen und die ausgeführten Vorgänge analysieren.

• Linker: Zum Abschluss eines Kompiliervorgangs müssen verschiedene Elemente zusammengefügt werden. Ein Linker ist ein Programm, das diese Aufgabe übernimmt und so eine ausführbare Datei erzeugt.

• Versionsverwaltung: Dieses Werkzeug protokolliert alle Änderungen, die Sie am Quelltext vornehmen, und kann ältere Versionen des Codes wiederherstellen. So ist nicht Ihr gesamtes Projekt gefährdet, wenn Sie versehentlich einen Fehler einbauen. Eine Versionsverwaltung ist auch für die Zusammenarbeit mehrerer Entwickler an einem Projekt unerlässlich.

• GUI-Builder: Teil vieler Anwendungen ist eine grafische Benutzeroberfläche (GUI). Auch diese muss natürlich über den Quellcode definiert sein. Ein GUI-Builder unterstützt Entwickler beim Designen der Oberfläche. In Form eines WYSIWYG-Editors kann man oftmals per Drag-and-Drop grafische Elemente anordnen. Der GUI-Bilder übersetzt dies innerhalb einer IDE in Funktionen der Programmiersprache.

Berühmte Beispiele für integrierte Entwicklungsumgebungen sind das quelloffene Eclipse oder das Microsoft-Produkt Visual Studio.