Dies ist das User-Manual als Anwenderhilfe zu CompAnn, technische Details sind in einem getrennten Dokument zu finden.
cann ist der Compiler, der die Programmiersprache Anne (siehe Anne) in neurale Netzwerke übersetzt. cann ist ein Kommandozeilenprogramm.
cann orientiert sich in der grundlegenden Usage an gcc:
cann [FLAGS] INPUT -o OUTPUT [--sam-dump SAM]
Dieser Aufruf kompiliert die Anne-Datei INPUT und schreibt das resultierende Netzwerk in OUTPUT. Optional kann (hauptsächlich zu Debugging-Zwecken des Compilers nützlich) auch der SAM-Baum (als lesbarer Text) in SAM ausgegeben werden.
Als allgemeine FLAGS sind erlaubt:
Ebenso als Flags erlaubt sind die Optimierungsflags (cann Optimierung).
Um Compileroptimierung ganz bzw. teilweise (nur bestimmte Algorithmen) zu aktivieren, müssen entsprechende Flags an cann übergeben werden:
rann ist ein Interpreter für ANNs, die von cann erzeugt wurden.
Die Usage von rann sieht folgendermaßen aus:
rann [FLAGS] ANN [ARGUMENTE]
Dieser Aufruf lädt das Netzwerk ANN und führt es aus. Die ans Netzwerk zu übergebenden Argumente können gleich auf der Kommandozeile als eine Folge von Zahlen in ARGUMENTE angegeben werden. Geschieht dies nicht bzw. nur teilweise, fragt das Programm interaktiv nach den fehlenden Werten. Nach der Ausführung werden eventuelle Rückgabewerte auf stdout geschrieben.
Als Flags sind erlaubt:
rann ist in der Lage, Laufzeitstatistiken über die Ausführung der ANNs zu sammeln. Dies ist vor allem zum Testen und Verbessern der Performance sowohl des Compilers (Wirksamkeit von Optimierungen) als auch des ANNs selbst interessant.
Wird die Statistik-Sammlung über das Kommandozeilen-Flag (siehe rann Usage) aktiviert, werden die Werte nach der Ausführung auf stdout geschrieben.
Gesammelte Werte:
Anne ist eine prozedurale Programmiersprache, die dafür ausgelegt wurde, in ANNs kompilierbar zu sein. Die Syntax ist an C angelehnt, sie weicht aber dennoch in einigen Bereichen stark von der C-Syntax ab, bzw. bezieht sich auf Sprachkomponenten, die in C nicht existieren. Die Erklärung von Syntax, die C stark ähnelt, ist nur sehr knapp gehalten.
Alle Bezeichner, Keywords und dergleichen werden case-sensitiv behandelt.
Kommentare sind in Anne sowohl nach klassicher C-Syntax, als auch im einzeiligen Stil wie in C++ oder Java möglich:
/* Dies ist ein
mehrzeiliger Kommentar */
// Dies ist ein einzeiliger Kommentar
Zahlen sind in dezimaler Notation, ohne Vorzeichen und ohne Dezimalstellen zu notieren, also rein als Folge von Ziffern.
a=1234;
b=567;
c=04567; // Erlaubt, jedoch nicht oktal!
d=0xABC; // Nicht gültig
e=-.5e2; // Ebenso nicht gültig
Für bool'sche Werte können entweder die entsprechenden Zahlenwerte 0 und
1 oder die Konstanten true und false verwendet werden.
IDs sind Bezeichner für “benannte Dinge” wie Variablen oder Calls. Sie dürfen aus alpha-numerischen Zeichen bestehen, das erste Zeichen darf jedoch keine Ziffer sein.
Gültige IDs sind somit: `abc123', `DanielKraft' oder `fooBar', nicht gültig sind dagegen: `0fun', `abc.def' oder `daniel_kraft'.
Ebenso nicht erlaubt sind hier bereits reservierte Schlüsselwörter, da diese vom Parser als Schlüsselwort und nicht ID erkannt werden.
Zur Zeit gibt es in Anne nur eine Art von Datentypen: unsigned integers
mit beliebiger Bit-Größe. der dazugehörige Typ wird notiert als
uintn, wobei n die Bit-Breite angibt.
variable uint16 a; // 16-Bit unsigned integer (uint16_t)
variable uint1 b; // Boolean-Wert
variable uint64 c; // 64-Bit unsigned integer (uint64_t)
variable uint4 d; // 4-Bit unsigned integer, Bereich 0-15
Die folgenden Wörter sind in Anne reserviert bzw. haben eine spezielle Bedeutung:
Der Beginn eines Anne-Programms listet alle Input- gefolgt von den Output-Argumenten des Programms auf. Eine solche Definition hat dabei die Syntax
inout typ name;
wobei inout je nach Definitionstyp input oder
output ist, typ den Datentyp des definierten Arguments angibt, und
name als ID dessen Namen.
input uint4 inZahl;
input uint1 inBool;
output uint16 outZahl;
output uint1 outBool;
Wenn keine Input- bzw. Output-Argumente benötigt werden, kann der entsprechende Teil entfallen.
Nach den Argumenten können Callbacks definiert werden, die im Programm verwendet werden. Ein Callback ist sozusagen eine “native”-Funktion, die von der Laufzeitumgebung implementiert werden muss, und für komplexere Interaktion, als es über reine Parameterübergabe möglich ist, verwendet werden kann.
Die Syntax hierfür lautet
callback name(in1, in2...) -> (out1, out2...);
name gibt den Namen des Callbacks an, inN den Typ des N-ten Callback-Input-Arguments and outN den Typ des N-ten Output-Arguments. Wenn es genau ein Output-Argument gibt, können die Klammern darum entfallen; bei einem Callback ganz ohne Outputs ist dies nicht möglich!
callback sum(uint4, uint4) -> uint5;
callback nichts() -> ();
callback swap(uint8, uint8) -> (uint8, uint8);
An dieser Stelle können globale Variablen definiert werden; die Syntax ist
hierbei analog zu der für Argumentdefinitionen (siehe Anne InOutArgs),
jedoch wird variable als Schlüsselwort verwendet.
variable uint6 flags;
Anders als in den meisten Sprachen üblich gibt es in Anne weder eine
main-Funktion, noch wird einfach der globale Bereich als Inhalt dieser
Funktion angesehen und ausgeführt. In Anne muss nach dem Kopfbereich, der
diverse Deklarationen enthält, genau ein Statement
(Anne Statement) notiert sein, das
als Startpunkt ausgeführt wird — es kann sich dabei jedoch natürlich auch um
einen Block (Anne Block) handeln, um mehrere Anweisungen als Programmcode
zu erlauben.
Expressions sind Ausdrücke in Anne, denen ein Wert zugeordnet ist (manchmal auch als Rvalues bezeichnet); sie sind jedoch keine eigenständigen Anweisungen, sondern nur Teile davon.
Ein Literal (siehe Anne Literal) kann als Expression verwendet werden:
a=42;
b=true;
Eine Variable (bzw. damit gleichberechtigt ein Input- oder Output-Parameter) wird über seinen Namen referenziert, und hat als Expression den Wert der Variable.
Natürlich sind in Anne auch Operationen und Berechnungen möglich, dies geschieht, indem andere Teil-Expressions miteinander zu einem berechneten Wert verknüpft werden. Mögliche Operatoren, in absteigender Rangfolge:
(a)~a-a#^b&b|b+b-b<<n>>n<b<=b>b>=b0 oder 1, je nachdem, ob der Vergleich wahr oder falsch ergibt.
==b!=b0 oder 1, je nachdem, ob der Vergleich wahr oder falsch ergibt.
Lvalues haben die Eigenschaft, dass man ihnen einen Wert zuweisen kann; sie müssen allerdings nicht zwingend selbst einen (auslesbaren) Wert besitzen, nicht einmal, nachdem eine Zuweisung erfolgt ist.
In Anne sind jedoch nur Variablenreferenzen als Lvalues möglich (siehe Anne Expression Variable), die ebenfalls Expressions sind, daher ist dieses kleine Detail unwichtig bzw. “nicht merklich”.
Eine Zuweisung wird in Anne so wie in den meisten anderen Programmiersprachen auch notiert; dabei wird einem Lvalue ein Expression zugewiesen.
a=42;
b=56^7;
c=(123==0|123);
Short-hand-Assignments wie in C-Derivaten sind ebenfalls möglich, wobei hier
die “Zielvariable” natürlich sowohl Lvalue als auch Expression sein muss.
Erlaubte Operatoren hierfür sind: &, |, ^, +,
-, << und >>.
a&=4;
b>>=2;
Ein Call (Aufruf einer Funktion oder eines Callbacks) kann ebenso als Statement verwendet werden, optional auch mit Zuweisung der Rückgabewerte an Lvalues.
Der Aufruf selbst wird dabei wie in anderen Sprachen üblich notiert, und
wenn ein oder mehrere Rückgabewerte benötigt werden, muss nach dem Aufruf der
Operator ->, gefolgt von den zuzuweisenden Lvalues (bei mehreren in
Klammern), notiert werden. Es können weniger Lvalues angegeben werden, als der
Call Rückgabewerte besitzt, ebenso wie Lvalues in der Liste “ausgelassen”
werden können; dazugehörige Rückgabewerte werden ignoriert.
voidFunktion();
sum(3, 4) -> a;
swap(a, b) -> (a, b);
swap(4, 3) -> (, c); // c ist nun 4
Mit If-Then- bzw. If-Then-Else-Anweisungen sind Bedingungen und bedingte Anweisungen in Anne notierbar. Die Syntax folgt hierbei der von C:
if(a==5)
a=0;
if(c!=0)
{
a=c;
c=0;
} else
c=0;
While-Schleifen sind kopfgesteuerte Schleifen, die ausgeführt werden, solange eine Bedingung erfüllt ist:
a=1;
// While bis zum Überlauf
while(a!=0)
a<<=1;
Do-While-Schleifen werden ebenfalls bis zum Falschwerden einer Bedingung wiederholt, sind jedoch fußgesteuert:
// Endlosschleife
a=0;
do
a=42;
while(a!=0);
Labels benennen Sprungziele; anders als in C muss auf sie nicht unbedingt ein Statement folgen, sie sind sozusagen gleichzeitig NOP-Statements.
Beispiel siehe Anne Goto.
gotoMit dem Schlüsselwort goto, gefolgt vom Labelnamen, sind einfache,
direkte Sprünge möglich.
a=5;
label:
if(a!=5)
goto ende;
a=6;
goto label;
ende:
Der Befehl break bricht eine laufende Schleife sofort ab; dabei handelt
es sich sozusagen um einen Sprungbefehl nach das Ende der Schleife.
Eine optionale Konstante n, die angegeben wird, bestimmt, welche Schleife abgebrochen werden soll, wenn mehrere ineinander verschachtelt sind; es werden die innersten n Schleifen abgebrochen.
while(true)
break;
i=1;
while(true)
{
i<<=1;
j=1;
while(true)
{
j<<=1;
if((j==0)&(i==0))
break 2;
}
}
continue startet sofort den nächsten Durchlauf einer Schleife, so als
wäre es ein Sprungbefehl ans Ende des Schleifenkörpers; die Bedingung und
allfällige andere Dinge, die mit einem Schleifendurchlauf verbunden sind,
wird somit ausgewertet.
Auch hier ist optional eine Konstante erlaubt, die angibt, welche Schleife fortgesetzt werden soll; siehe Anne Break.
// Endlosschleife
i=0;
while(i==0)
{
continue;
i=1;
}
Oft ist es nötig, an Stelle eines Statements mehrere zusammengefasste zu notieren (wenn etwa mehrere Statements den Körper einer Bedingung oder Schleife ausmachen). Ein Block fasst mehrere Statements “zu einem” zusammen. Er wird wie in C mit geschwungenen Klammern begrenzt:
{
a=6;
b=7;
}
Innerhalb eines Blocks können lokale Variablen deklariert werden (analog zu globalen Variablen, siehe Anne VarDecls), die nur innerhalb des Blockes gültig sind; sie “überschatten” gleichnamige Variablen in äußeren Geltungsbereichen.
{
variable uint4 lokal;
{
variable uint8 lokal;
lokal=128; // 8-Bit-Variable
}
lokal=128; // Overflow, da nur 4 Bits
variable uint6 i;
i=12;
}
Die einfachste Version von Multi-Threading auf Anne-Ebene ist die asynchrone Ausführung von Statements — dabei wird einfach parallel zur aktuellen Ausführungslinie ein bestimmtes Statement (das natürlich auch ein Block sein kann, siehe Anne Block) asynchron ausgeführt.
Diese Form ist die einfachste und billigste Form von Multi-Threading, sie hat keine Kosten in Laufzeit- oder Neuronenbedarf, ist dafür aber nicht für alle Zwecke geeignet.
Notiert wird ein solches asynchrones Statement mit dem Schlüsselwort
asynchronous:
// Beide Zuweisungen laufen parallel, also in der Laufzeit einer einzigen!
asynchronous
a=42;
b=42;
Bei der parallelen Ausführung werden zwei oder mehr Statements wirklich parallel ausgeführt, jedoch wird das Programm nach dem Block erst dann fortgesetzt, wenn alle diese Statements beendet sind.
Diese Art des Multi-Threading kostet ein bisschen Laufzeit und wenige Neuronen, ist dafür aber sicherer und flexibler einsetzbar als die asynchrone Ausführung, da es hier nicht zur Kompilierzeit absehbar sein muss, welche Ausführungslinie am längsten dauert.
Notiert wird ein solcher Block mit dem Schlüsselwort parallel, danach
in geschwungenen Klammern alle teilnehmenden Statements:
// Drei Zuweisungen unterschiedlicher Dauer parallel
parallel
{
a=0;
b=5&6;
c=(3<<1)|(19^(5&2));
}
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C. State on the Title page the name of the publisher of the
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D. Preserve all the copyright notices of the Document.
E. Add an appropriate copyright notice for your modifications
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F. Include, immediately after the copyright notices, a license notice
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G. Preserve in that license notice the full lists of Invariant Sections
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H. Include an unaltered copy of this License.
I. Preserve the section Entitled "History", Preserve its Title, and add
to it an item stating at least the title, year, new authors, and
publisher of the Modified Version as given on the Title Page. If
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stating the title, year, authors, and publisher of the Document as
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K. For any section Entitled "Acknowledgements" or "Dedications",
Preserve the Title of the section, and preserve in the section all
the substance and tone of each of the contributor acknowledgements
and/or dedications given therein.
L. Preserve all the Invariant Sections of the Document,
unaltered in their text and in their titles. Section numbers
or the equivalent are not considered part of the section titles.
M. Delete any section Entitled "Endorsements". Such a section
may not be included in the Modified Version.
N. Do not retitle any existing section to be Entitled "Endorsements"
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O. Preserve any Warranty Disclaimers.
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These titles must be distinct from any other section titles.
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parties--for example, statements of peer review or that the text has
been approved by an organization as the authoritative definition of a
standard.
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passage of up to 25 words as a Back-Cover Text, to the end of the list
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includes a cover text for the same cover, previously added by you or
by arrangement made by the same entity you are acting on behalf of,
you may not add another; but you may replace the old one, on explicit
permission from the previous publisher that added the old one.
The author(s) and publisher(s) of the Document do not by this License
give permission to use their names for publicity for or to assert or
imply endorsement of any Modified Version.
5. COMBINING DOCUMENTS
You may combine the Document with other documents released under this
License, under the terms defined in section 4 above for modified
versions, provided that you include in the combination all of the
Invariant Sections of all of the original documents, unmodified, and
list them all as Invariant Sections of your combined work in its
license notice, and that you preserve all their Warranty Disclaimers.
The combined work need only contain one copy of this License, and
multiple identical Invariant Sections may be replaced with a single
copy. If there are multiple Invariant Sections with the same name but
different contents, make the title of each such section unique by
adding at the end of it, in parentheses, the name of the original
author or publisher of that section if known, or else a unique number.
Make the same adjustment to the section titles in the list of
Invariant Sections in the license notice of the combined work.
In the combination, you must combine any sections Entitled "History"
in the various original documents, forming one section Entitled
"History"; likewise combine any sections Entitled "Acknowledgements",
and any sections Entitled "Dedications". You must delete all sections
Entitled "Endorsements".
6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS
You may make a collection consisting of the Document and other documents
released under this License, and replace the individual copies of this
License in the various documents with a single copy that is included in
the collection, provided that you follow the rules of this License for
verbatim copying of each of the documents in all other respects.
You may extract a single document from such a collection, and distribute
it individually under this License, provided you insert a copy of this
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other respects regarding verbatim copying of that document.
7. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS
A compilation of the Document or its derivatives with other separate
and independent documents or works, in or on a volume of a storage or
distribution medium, is called an "aggregate" if the copyright
resulting from the compilation is not used to limit the legal rights
of the compilation's users beyond what the individual works permit.
When the Document is included in an aggregate, this License does not
apply to the other works in the aggregate which are not themselves
derivative works of the Document.
If the Cover Text requirement of section 3 is applicable to these
copies of the Document, then if the Document is less than one half of
the entire aggregate, the Document's Cover Texts may be placed on
covers that bracket the Document within the aggregate, or the
electronic equivalent of covers if the Document is in electronic form.
Otherwise they must appear on printed covers that bracket the whole
aggregate.
8. TRANSLATION
Translation is considered a kind of modification, so you may
distribute translations of the Document under the terms of section 4.
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permission from their copyright holders, but you may include
translations of some or all Invariant Sections in addition to the
original versions of these Invariant Sections. You may include a
translation of this License, and all the license notices in the
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of those notices and disclaimers. In case of a disagreement between
the translation and the original version of this License or a notice
or disclaimer, the original version will prevail.
If a section in the Document is Entitled "Acknowledgements",
"Dedications", or "History", the requirement (section 4) to Preserve
its Title (section 1) will typically require changing the actual
title.
9. TERMINATION
You may not copy, modify, sublicense, or distribute the Document except
as expressly provided for under this License. Any other attempt to
copy, modify, sublicense or distribute the Document is void, and will
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parties who have received copies, or rights, from you under this
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parties remain in full compliance.
10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE
The Free Software Foundation may publish new, revised versions
of the GNU Free Documentation License from time to time. Such new
versions will be similar in spirit to the present version, but may
differ in detail to address new problems or concerns. See
http://www.gnu.org/copyleft/.
Each version of the License is given a distinguishing version number.
If the Document specifies that a particular numbered version of this
License "or any later version" applies to it, you have the option of
following the terms and conditions either of that specified version or
of any later version that has been published (not as a draft) by the
Free Software Foundation. If the Document does not specify a version
number of this License, you may choose any version ever published (not
as a draft) by the Free Software Foundation.
ADDENDUM: How to use this License for your documents
To use this License in a document you have written, include a copy of
the License in the document and put the following copyright and
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Copyright (c) YEAR YOUR NAME.
Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2
or any later version published by the Free Software Foundation;
with no Invariant Sections, no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts.
A copy of the license is included in the section entitled "GNU
Free Documentation License".
If you have Invariant Sections, Front-Cover Texts and Back-Cover Texts,
replace the "with...Texts." line with this:
with the Invariant Sections being LIST THEIR TITLES, with the
Front-Cover Texts being LIST, and with the Back-Cover Texts being LIST.
If you have Invariant Sections without Cover Texts, or some other
combination of the three, merge those two alternatives to suit the
situation.
If your document contains nontrivial examples of program code, we
recommend releasing these examples in parallel under your choice of
free software license, such as the GNU General Public License,
to permit their use in free software.