Компиляция: истории из жизни, советы, новости, юмор и картинки — Горячее

0 просмотренных постов скрыто

115

botfighter

1 месяц назад

Ответ на пост «Rammstein Moscow»⁠⁠3

Skyscrew

2 месяца назад

Видеохостинг на Пикабу

Заботливые Хаски⁠⁠

Вертикальное видео Со звуком Хаски Младенцы Компиляция Видео

georgiyozhegov

3 месяца назад

Лига программистов

Серия Программирование

Разрабатывая стандартную библиотеку для своего языка, столкнулся с проблемой: как связывать код написанный на C с ассембли. Первый подход – компиляция C в ассембли и ручное копирование кода – оказался не самым удобным. Две проблемы этого способа это несовместимость синтаксиса GCC и Nasm и постоянное дублирование кода при малейших изменениях.

Решение

Теперь расскажу о способе, который является оптимальным – линковке объектных файлов.

Пример

Приведу пример из моего языка программирования – функция для печати целых чисел.

debug.c

Используем C в Ассембли Программирование, Языки программирования, Компиляция, Компилятор, Гайд, Обучение, Длиннопост

Важно, что функция объявлена с модификатором extern, то есть доступна глобально.

Также, в него нужно включить заголовочный файл, в котором будут объявлены все сигнатуры функций.

debug.c

debug.h

Теперь, создаём объектный файл.

gcc -nostdlib -no-pie -fno-stack-protector -c debug.c -o debug.o

Флаги -no-pie и -fno-stack-protector нужны для совместимости с ассембли.

main.asm

Компилируем и компонуем с объектным файлом стандартной библиотеки

nasm -f elf64 main.asm -o main.o

gcc -nostdlib -no-pie main.o debug.o -o main

Получаем одиночный бинарный файл, в котором включены и стандартная библиотека и главный файл.

Если вам хочется узнать больше о языках программирования, переходите в мой телеграм канал.

P.S: Тело функции

Показать полностью 5

[моё] Программирование Языки программирования Компиляция Компилятор Гайд Обучение Длиннопост

georgiyozhegov

4 месяца назад

Лига программистов

Серия Программирование

Путь от Кода до Бинарного Файла⁠⁠

Как же исходный код превращается в бинарный файл, который потом исполняется на компьютере? Не нашёл ни одной статьи, которая описывала бы полный процесс от начала до конца, поэтому я написал данный материал.

Как оказалось, не всё так трудно, как мне изначально казалось. Я понимаю, что в настоящих больших компиляторах всё гораздо сложнее, но это не меняет принципа по которым они строятся и работают.

Этапы

1. Lexing

На этом этапе исходный код в виде строки разделяется на отдельные части, то есть токены. Этот этап – самый простой во всём процессе компиляции.

Вход

let a = 10 + 2

if a > 8 then

debug "A больше 8"

else

debug "А либо меньше, либо равно 8"

end

Выход

[

Let, Identifier("a"), Equal, Integer(10), Plus, Integer(2),

If, Identifier("a"), Greater, Integer(8), Then,

Debug, String("A больше 8"),

Else,

Debug, String("А либо меньше, либо равно 8"),

End,

]

2. Parsing

Здесь поток токенов объединяется в AST или абстрактное синтаксическое дерево. В этом дереве содержится вся информация об исходном коде в структурированном виде, удобным для обработки и анализа. Например, с его помощью можно проверять корректность типов переменных.

[

Let {

identifier: "a",

value: Binary(Add, Integer(10), Integer(2)),

If {

condition: Binary(Greater, Identifier("a"), Integer(8)),

then: [Debug(String("A больше 8"))],

else_: [Debug(String("А либо меньше, либо равно 8"))],

]

3. Промежуточное представление (IR)

AST преобразуется в низкоуровневые инструкции, которые не зависят от конкретной архитектуры. Это удобно, так как упрощает поддержку большого количества архитектур и процессоров.

В компиляторах Rust и Clang в качестве промежуточного представления используется LLVM IR, так как его экосистема берёт на себя многие оптимизации, и компилирование в ассемблерный код для разных платформ как X86, ARM и так далее.

Граф потока управления (CFG)

Сначала, для того, чтобы избавится от условных конструкций как if и match, мы разделяем входное дерево на отдельные блоки, которые не содержат в себе условий, и дальше связываем их, описывая переходы между ними.

Блоки, не содержащие условий

{

0: [

Let {

identifier: "a",

value: Binary(Add, Integer(10), Integer(2)),

1: [Debug(String("A больше 8"))],

2: [Debug(String("А либо меньше, либо равно 8"))],

3: Empty,

}

Блок Empty – это пустой блок, который не содержит в себе инструкций, и служит только для удобства построения CFG.

И условные переходы между блоками

{

0: Branch { # переход с условием

condition: Binary(Greater, Identifier("a"), Integer(8)),

true_: 1,

false_: 2,

1: Direct(3), # прямой переход без условия

2: Direct(3),

}

Трёхадресный код (3AC)

Состоит из низкоуровневых инструкций максимально приближенных к нативному ассембли-коду.

Первый блок

[

Label(0),

LoadInteger { to: 0, value: 10 },

LoadInteger { to: 1, value: 2 },

Add { to: 2, left: 0, right: 1 },

Set { identifier: "a", from: 2 },

Get { to: 3, from: "a" },

LoadInteger { to: 4, value: 8 },

Greater { to: 5, left: 3, right: 4 },

JumpIf { condition: 5, label: 1 },

Jump(2),

Второй

Label(1),

LoadString { to: 6, value: "A больше 8" },

Debug { value: 6 },

Get { to: 7, from: "a" },

LoadInteger { to: 8, value: 8 },

Greater { to: 9, left: 7, right: 8 },

JumpIf { condition: 9, label: 3 },

Jump(2),

Третий

Label(2),

LoadString { to: 10, value: "А либо меньше, либо равно 8" },

Debug { value: 10 },

И последний, пустой блок

Label(3),

]

Или в виде псевдо-кода

@0:

#0 = 10

#1 = 2

#2 = add #0 #1

$a = #2

#3 = $a

#4 = 8

#5 = gt #3 #4

jump @1 if #5

jump @2

@1:

#6 = "A больше 8"

debug #6

#7 = $a

#8 = 8

#9 = gt #7 #8

jump @3 if #9

jump @2

@2:

#10 = "А либо меньше, либо равно 8"

debug #10

@3:

4. Ассембли

Далее, каждая 3AC инструкция конвертируется в одну или несколько ассемблерных инструкций, которые уже напрямую выполняются на процессоре без какой-либо прослойки.

section .data

str_0: db "A больше 8", 0

str_1: db "А либо меньше, либо равно 8", 0

Строки будут записаны вместе с файлом как его часть, то есть они не будут аллоцированны динамически во время выполнения.

section .bss

a: resq 1

Мы будем хранить переменную в секции .bss, так как в нашей программе одна зона видимости. В настоящих компиляторах переменные обычно хранятся на стеке, или вовсе в регистрах в зависимости от степени оптимизации.

section .text

global _start

_start:

Делаем _start глобально видимым для того, чтобы линкер смог собрать бинарный файл.

L0:

mov rax, 10

mov rbx, 2

mov rcx, rax

add rcx, rbx

mov [a], rcx

a = rcx = rax + rbx = 10 + 2 = 12.

mov rax, [a]

mov rbx, 8

cmp rax, rbx

mov rcx, 0

setg cl

rcx = rax > rbx = a > 8 = 1 то есть true.

cmp rcx, 1

je L1

jmp L2

Если rcx = 1, то есть true, то переходим в L1, иначе – в L2.

L1:

mov rax, str_0

call debug

debug – это какая-то функция, которая печатает строки в консоль. В целях соблюдения компактности, я не стал её включать в код. Регистр rax – первый аргумент.

mov rax, [a]

mov rbx, 8

cmp rax, rbx

setg rcx

cmp rcx, 1

je L3

jmp L2

L2:

mov rax, str_1

call debug

L2 – начало блока else.

L3:

mov rax, 60

mov rdi, 0

syscall

Выходим из программы, производя системный вызов (syscall). В rax находится номер вызова – 60, то есть выход (SYS_exit). А в rdi лежит статус завершения программы, в данном случае 0, то есть успешное завершение.

Полезное

Заключение

Надеюсь вам понравилась эта статья! Она написана на основе моего хобби-компилятора, поэтому если у вас есть желание внести свою лепту в проект – отправляйте пул-реквест в репозиторий!

Показать полностью