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Ruby in Ruby - Building an AOT Compiler with Ruby
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MATSUMOTO Katsuyoshi
September 25, 2024
Programming
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Ruby in Ruby - Building an AOT Compiler with Ruby
MATSUMOTO Katsuyoshi
September 25, 2024
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Transcript
Ruby in Ruby Building an AOT Compiler with Ruby katsyoshi
Repro Inc.
self
self 開発者募集中!!! Rails や Kafka をやりたい/できるひと 上記以外にも Go での配信基盤開発や Java/Objective-C
などでAndroid/iOS SDK開発も
self Twitter, GitHub, bluesky…: katsyoshi Hobbies: keyboard, fishing, watching football…
Work: Rails Application Programmer
My Gems fluent-plugins fluent-plugin-serialport… itamae-plugins itamae-plugin-resource-pip… irb-theme-dracula vaporware-compiler considering rename…
Dragon Book Club: Member フロントエンドエンジニアの集まり コンパイラーとしての話です そろそろ読みたいと思い20年が経ち… @spikeolaf「#lr-parser にいる人は全員参 加するのはあたりまえだよなあ???
しゃーない行くかー よみたかったしな!
Introduction AOT コンパイラーつくるぞ Matz も言ってたしそろそろ欲しいよね とりあえずうごくもの作ろう
Self Motivation コンパイラーつくったことないし一度作って みるのもいいよね 直接バイナリー作たい!! アセンブラー書いて機械語書いてみたい! 幸い資料も実装もたくさんあるしな!
Simmilar Implementations LLVM Backends: RubyMotion うーん… Rust Backends: monoruby もうやってるひといるしな
Go Backends: goruby もうやってるひといるしな Ruby でやるぞ!!!
C Language Compile Flow C言語でコンパイルすると上図のようになる これらの流れを Ruby でもできるようにするぞ! 全部一旦実装する!
Create Components Compiler Assembler Linker
Compiler 整数演算と簡単な制御構文が使えるようにす る 四則演算 変数 条件分岐 if, while
Compiler Ruby が AST(Abstruct Syntax Tree) を持っ ている Ruby からアクセス可能
Compiler RubyVM::AbstructSyntaxTree.parse 木構造なので辿るだけで大丈夫 x86_64 Assembly 言語へ変換
Assembler 中間言語表現からオブジェクトファイルを生 成 今回は x86_64 Assembly を選択 決まった中間言語表現から Binary Format
へ変換するだけ ということで Format を決めましょう
Binary Format Linux ELF
ELF Executable and Linking Format Linux などの Unix 系 OS
で動作するバイナ リフォーマット
Structure of ELF ELF Header Sections Section Headers
Structure of ELF
ELF Header ELF オブジェクトファイルのヘッダー ファイルサイズなどが書かれている 0x40 bytes
ELF Header
Sections Text Section: 本体 Data Section, BSS Section, Note Section
今回はサポートしないHeaderと必要最低限の実装 Symtab Section Strtab Section Shstrtab Section
Sections: Text Section プログラムの本体
Section Headers 各 Section の開始点など情報を持つ部分
Structure of ELF 完全理解した あとは実装するだけ!
Assembler Assembly 言語から機械語へ変換する 今回はx86_64のELFへ変換
Learn x86_64 Machine Language 次に機械語を覗いてみよう 基本的に Assembly に書いてある命令をその まま変換すればいい
Learn x86_64 Machine Language
Learn x86_64 Machine Language やりたいこと: 64bit で加算したい 加算命令: ADD REX.W
01 と書いてあるやつを選べばよさそう
Linker オブジェクトファイルと実行に必要なライブ ラリを繋げてくれて実行ファイルを作ってく れるやつ 今回はここはできあいの mold, gold, lld で
Current ((1 + 2) * 3) / (5-4) 上記のコードをx86_64 Assembly
言語にコ ンパイル コンパイルされた Assembly 言語から ELF のオブジェクトファイルへアセンブル ELF のオブジェクトファイルと必要なライブ ラリをリンクし実行ファイルを生成
Current まだまだ実装たりない 簡単なコードを AST からネイティブに変換 しただけ Linker もない
Futures Linker を作る 構文サポート 制御構文、クラス、メソッド…
Conclusion Compiler、Assembler を作ってみた 現状としてはまだまだ ベンチマークとれるレベルまで持っていく