cybozu-labs-youth-10th

第10期ラボユース成果発表会での発表資料．
https://labs.cybozu.co.jp/en/

Transcript

1. x64/aarch64コンパイラを含む
   ミニツールチェーン+αの開発
   第10期ラボユース成果発表会
   言語処理系ゼミ 菅原大和/Drumato
   

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2. 一年間まとめ
   ● x86_64/AArch64コードの生成ができるコンパイラを設計/実装した
   ○ 生成コードの効率は悪いが，Typed ASTという中間表現を用いてシンプル
   ● x86_64用のELFを生成するミニツールチェーンを実装した
   ○ 上記コンパイラ+アセンブラ/リンカが協調動作する
   ● 高い抽象度を持たせたRust用ELFライブラリを開発した
   ● 上記ライブラリでTUI版readelfを実装した
   ● 既存のリンカスクリプトの欠点を考察し，一つのアイデアを提案した
   ○ 後ほど解説
   

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3. 目次
   ● デモ
   ● 一年間で達成できた目標/できなかった目標
   ● Linker Script Generatorについて
   ● これからの目標
   

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4. DEMO1: ツールチェーンの動作
   (6/9時点の画像)
   

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6. DEMO2:TUI版readelfでの解析
   

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8. 一年間で達成できた目標#実装物
   ● peachili … 自作言語とそれをサポートするコンパイラ
   ○ アセンブラとリンカをシンプルにするため，Bundlerが動いて依存関係を解決しグラフを構築
   ○ 複数のファイルで構成されたPeachiliコードから，最終的に単一のアセンブリファイルを生成
   ● asmpeach … x86_64のアセンブラ
   ○ 構成としては，アセンブリファイルのパーサ/命令の変換/オブジェクトファイルの生成
   ● pld … x86_64のstatic linker
   ● elf-utilities … RustでELFをスマートに使えるライブラリ
   ○ できるだけスマートに使えるように多くを抽象化している
   ■ ex. セクション追加時にユーザがehdr.e_shnumをインクリメントしなくていい等
   ● elfpeach … TUIで操作できるreadelf
   ○ これも最低限の機能しか持っておらず，実質プロトタイプ
   ● py-linkage … Linker Script Generator(ただしプロトタイプ)
   ○ これについては後述
   

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9. 一年間で達成できなかった目標
   ● コンパイラのアーキテクチャは結局初歩的なものだった
   ○ スタックマシン実装であり，生成コードの効率は非常に悪い
   ○ SecHack365参加時はなんちゃってレジスタマシン実装だったが，よっぽど速い
   ○ 最適化パスは実装できなかった
   ● 作りたかった言語機能のいくつかを保留にした
   ○ Arena Allocatorのような標準ライブラリ
   ○ RustのEnumやZigのtagged unionのような機能
   ○ Goのような言語組み込みのテストフレームワーク
   

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10. 活動2ヶ月後に
    とりあえず
    "最小の自作ツールチェーン"は
    達成した
    

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11. まだまだ開発することは沢山ある
    (動的リンカ/言語拡張/LTO/etc)
    

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12. ところで，他になにか
    "新しいこと"はできないか?
    

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13. アイデア:
    Linker Script Generatorについて
    

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14. Linker Script Generator#background
    ● 既存のリンカはconfiguration interfaceにリンカスクリプトを用意
    ● リンカスクリプトは重要かつ便利だが，学習コストが高い
    ○ 特に日本語のドキュメントは少なく，理解しづらい
    ● section size/location pointerの計算など，ある程度表現力を持つ
    ○ yamlなどの(学習コストが低くて)読みやすい形式では代替できない
    ○ "スクリプト"の機能がなければならない
    

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15. Pythonライブラリを動かして
    configを"生成"できないか?
    

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16. Linker Script Generator#proposal in Python
    ● 新たに文法を覚える必要はない
    ○ 普通のPythonライブラリを使ったコーディング
    ● Pythonの計算を経由して，最終的に数値がハードコードされたyamlを生成
    ○ 出力フォーマットを指定でき，リンカスクリプトのフォーマットも吐ける
    ■ 既存リンカ/自作リンカのどちらでも役立つ
    ● 別にPythonじゃなくても，"スクリプト"レベルのフットワークで書ければ良い
    

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17. Linker Script Generator#proposal in Python
    ● 現状はほぼプロトタイプであり，机上の空論
    ● 鋭意実装中
    ○ elf-parserとfile-translator, リンカスクリプトの仕様に即した計算機能
    

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19. 成果発表後の目標
    

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20. これからの目標(一部)
    ● elf-utilitiesはRustで一番使われるELFライブラリを目指したい
    ● elfpeachにも高級な機能を用意したい
    ○ e.g. シンボルテーブルのフィルタリング機能
    ● 最適化コンパイラの理論と実装
    ○ まずはx64のバックエンドだけを変更する
    ● py-linkageはGNU ldのデフォルトスクリプトを置き換えられるぐらいの規模
    がほしい
    

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21. 最後に
    ● メンターの方々には多くの助言を頂きました
    ○ 特に川合さんにはラボユース活動自体の紹介もしていただきました
    ● ユース生/研究生の皆さんの活動が励みになりました
    ○ xxさんも頑張ってるし，私も頑張ろう
    ここで改めてお礼させていただきます
    一年間(以上)ありがとうございました!
    

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