低レイヤを知りたい人のためのCコンパイラ作成入門

参考実装(old chibicc)

$ make
$ cat examples/fib.c
int printf();

int fib(int n) {
  if (n == 1) {
    return 1;
  } else if (n == 2) {
    return 1;
  } else {
    return fib(n - 1) + fib(n - 2);
  }
}

int main() {
  int x[11];

  for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    x[i] = fib(i);
  }
  for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    printf("x[%2d] ... %2d\n", i, x[i]);
  }

  return 0;
}
$ ./ynicc examples/fib.c > tmp.s
$ gcc -static -o tmp tmp.s
$ ./tmp
x[ 1] ...  1
x[ 2] ...  1
x[ 3] ...  2
x[ 4] ...  3
x[ 5] ...  5
x[ 6] ...  8
x[ 7] ... 13
x[ 8] ... 21
x[ 9] ... 34
x[10] ... 55

$ cat examples/fizzbuzz.c
int printf();

int fizz_buzz(int i) {
  if (i % 15 == 0) {
    printf("%5d\tFizzBuzz\n", i);
  } else if (i % 5 == 0) {
    printf("%5d\tBuzz\n", i);
  } else if (i % 3 == 0) {
    printf("%5d\tFizz\n", i);
  } else {
    printf("%5d\t%d\n", i, i);
  }
}

int main() {
  for (int i = 1; i <= 20; i++) {
    fizz_buzz(i);
  }
}
$ ./ynicc examples/fizzbuzz.c > tmp.s
$ gcc -static -otmp tmp.s
$ ./tmp
    1   1
    2   2
    3   Fizz
    4   4
    5   Buzz
    6   Fizz
    7   7
    8   8
    9   Fizz
   10   Buzz
   11   11
   12   Fizz
   13   13
   14   14
   15   FizzBuzz
   16   16
   17   17
   18   Fizz
   19   19
   20   Buzz

$ ./ynicc examples/sudoku.c > tmp.s
$ gcc -static -o sudoku tmp.s
$ ./sudoku
 . . . | . 7 . | . . .
 . 3 . | . . . | . 4 .
 . . . | 1 . . | . 8 .
 ------+-------+------
 1 . . | . . . | . . 6
 . . 9 | 3 . . | . . 5
 . 8 . | 2 . 9 | . . .
 ------+-------+------
 . . . | 6 . . | . . 2
 . . . | 4 1 . | . 3 .
 . 4 2 | . . 8 | 7 9 .

 2 9 4 | 8 7 5 | 1 6 3
 8 3 1 | 9 2 6 | 5 4 7
 5 6 7 | 1 4 3 | 2 8 9
 ------+-------+------
 1 5 3 | 7 8 4 | 9 2 6
 4 2 9 | 3 6 1 | 8 7 5
 7 8 6 | 2 5 9 | 3 1 4
 ------+-------+------
 3 1 8 | 6 9 7 | 4 5 2
 9 7 5 | 4 1 2 | 6 3 8
 6 4 2 | 5 3 8 | 7 9 1

$ ./ynicc examples/8puzzle.c > tmp.s
$ gcc -static -o8puzzle tmp.s
$ ./8puzzle
initial state:
 3 1 2
 4 7
 6 8 5

step 1:
 3 1 2
 4 7 5
 6 8

step 2:
 3 1 2
 4 7 5
 6   8

step 3:
 3 1 2
 4   5
 6 7 8

step 4:
 3 1 2
   4 5
 6 7 8

step 5:
   1 2
 3 4 5
 6 7 8

solved

その他便利コマンド

gccが生成したオブジェクトファイルからintel形式で逆アセンブルする

./ynicc examples/sudoku.c > sudoku.s
gcc -c sudoku.s
objdump -d -M intel sudoku.o

objdump -d -M intel sudoku.o

自分をコンパイル

• プリプロセッサがないので各種変換をかけた上でコンパイルだけ行い、リンクはgccで行う

# 第２世代コンパイラをコンパイル
$ ./self.sh

# 第2世代コンパイラでexampleをコンパイル
$ ./ynicc-gen2 examples/sudoku.c > tmp.s
$ gcc -static -o sudoku tmp.s
$ ./sudoku
 . . . | . 7 . | . . .
 . 3 . | . . . | . 4 .
 . . . | 1 . . | . 8 .
 ------+-------+------
 1 . . | . . . | . . 6
 . . 9 | 3 . . | . . 5
 . 8 . | 2 . 9 | . . .
 ------+-------+------
 . . . | 6 . . | . . 2
 . . . | 4 1 . | . 3 .
 . 4 2 | . . 8 | 7 9 .

 2 9 4 | 8 7 5 | 1 6 3
 8 3 1 | 9 2 6 | 5 4 7
 5 6 7 | 1 4 3 | 2 8 9
 ------+-------+------
 1 5 3 | 7 8 4 | 9 2 6
 4 2 9 | 3 6 1 | 8 7 5
 7 8 6 | 2 5 9 | 3 1 4
 ------+-------+------
 3 1 8 | 6 9 7 | 4 5 2
 9 7 5 | 4 1 2 | 6 3 8
 6 4 2 | 5 3 8 | 7 9 1