いい感じのCコンパイラを作る (seccamp19)

セキュリティ・キャンプ全国大会2019のCコンパイラを作ってみようゼミで作成したCコンパイラの、seccamp終了時点での進捗です
成果報告LTで使用したスライドとほぼ同等です

Transcript

1. いい感じの Cコンパイラを作る @coord_e
2. Cコンパイラを自作してみようゼミについて • 事前学習期間: Cコンパイラを書く • seccamp期間: Cコンパイラを書く • 困った時は講師の方々が相談に 乗ってくださるので、 ザクザク開発を進められる • 本当にありがとうございます
3. いい感じのコンパイラ? • 効率の良いコードを出力する • コンパイルが速い • 規格準拠度が高い
4. ccc C Compiler written in C github.com/coord-e/ccc
5. 名前の由来 Cは多ければ多いほど良い
6. 動く
7. コード量
8. いい感じポイント • (実装した機能については)規格準拠度が高い (C11) ◦ initializerやdeclarator、暗黙の型変換などが 規格に忠実に実装されている • 丁寧なコンパイル ◦ 丁寧なメモリ管理がある ◦ 意味解析パスによる変形の前後で意味論を変更しない、 あくまで曖昧さを解消するだけ ◦ なので2度解析させてもテストを壊さない • Linear Scan Register Allcationを実装し、 出力コードの効率とコンパイル時間のバランスが良い
9. いい感じポイント • (実装した機能については)規格準拠度が高い ◦ initializerやdeclarator、暗黙の型変換などが Cの規格に忠実に実装されている • 丁寧なコンパイル ◦ 丁寧なメモリ管理がある ◦ 意味解析パスによる変形の前後で意味論を変更しない、 あくまで曖昧さを解消するだけ ◦ なので2度解析させてもテストを壊さない • Linear Scan Register Allcationを実装し、 出力コードの効率とコンパイル時間のバランスが良い
10. 仕様準拠頑張りがあった typedef long MyInt; MyInt x = 1, *p = &x, ary[3][10] = {{2,3}, {1}}; • typedef、ある • 複数の{declarator, initializer}、ある • 配列初期化子のサポート、ある • 足りない部分はゼロ初期化、ある • 暗黙の型変換、ある
11. いい感じポイント • (実装した機能については)規格準拠度が高い ◦ initializerやdeclarator、暗黙の型変換などが Cの規格に忠実に実装されている • 丁寧なコンパイル ◦ 丁寧なメモリ管理がある ◦ 意味解析パスによる変形の前後で意味論を変更しない、 あくまで曖昧さを解消するだけ ◦ なので2度解析させてもテストを壊さない • Linear Scan Register Allcationを実装し、 出力コードの効率とコンパイル時間のバランスが良い
12. cccの構成 字句解析 構文解析 意味解析 IR生成 レジスタ割付 コード生成
13. cccの構成 字句解析 構文解析 意味解析 IR生成 レジスタ割付 コード生成
14. IR(CFG)
15. IR(CFG)
16. コンパイラの構成 字句解析 構文解析 意味解析 IR生成 レジスタ割付 コード生成
17. Linear Scan Register Allocation ? 1. ASTから無限個のレジスタを持っているかのようにIR(CFG)を生成する 2. BBの開始/終了時点で生きているレジスタを求める 3. レジスタの生存区間を求める 4. 生存区間が早い順にレジスタ走査 a. 物理レジスタ(有限個)が空いていれば i. 空いている物理レジスタを割り当て ii. アクティブリストに追加 b. 空いてないなら i. アクティブリスト内でもっとも生存区間の終了が遅いやつを選ぶ ii. それに割り当てられていた物理レジスタを割り当てる iii. スタックに逃がし、アクティブリストから削除 参考文献: • Christian Wimmer. Linear scan register allocation for the java hotspottm client compiler. Master’s thesis, Johannes Kepler University Linz, 2004. • Massimiliano Poletto and Vivek Sarkar. Linear scan register allocation. ACM Transactions on Programming Languages and Systems (TOPLAS), Vol. 21, No. 5, pp. 895–913, 1999.
19. ダメな例
20. どうしよう 1. CALLを除けば入力オペランドは最大2個 a. てことは同時に逃げる可能性があるのは2個 b. 2個逃すためのレジスタを用意しておく 2. CALLは物理レジスタに直接mov a. さすれば、CALLの入力仮想レジスタは一つだけ r1 = CALL r2 r3 r4 rdi = r3 rsi = r4 rax = CALL r2 rdi rsi r1 = rax
21. こうなった 字句解析 構文解析 意味解析 IR生成 レジスタ割付 コード生成 ターゲット固 有の変換 ↑ここでraxとかrdiとか使える→うれしい！
22. ₍₍⁽⁽今やっとるよ₎₎⁾⁾
23. 今後 • セルフホスト • せっかくIRがあるので最適化をやる ◦ gcc -O1に勝ちます ◦ 完成したらブログ書くよ よろしくね • 別アーキテクチャ向けのアセンブリを 出力できるようにする
24. 五日間 ありがとうございました https://github.com/coord-e/ccc/