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Ruby in Ruby Building an AOT Compiler with Ruby katsyoshi Repro Inc.

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self

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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

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self Twitter, GitHub, bluesky…: katsyoshi Hobbies: keyboard, fishing, watching football… Work: Rails Application Programmer

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My Gems fluent-plugins fluent-plugin-serialport… itamae-plugins itamae-plugin-resource-pip… irb-theme-dracula vaporware-compiler considering rename…

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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！

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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

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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!

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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!!!

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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!

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Create Components Compiler Assembler Linker

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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

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Compiler Ruby が AST(Abstruct Syntax Tree) を持っ ている Ruby からアクセス可能

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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

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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

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Binary Format Linux ELF

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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

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Structure of ELF ELF Header Sections Section Headers

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Structure of ELF

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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

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ELF Header

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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

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Sections: Text Section プログラムの本体

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Section Headers 各 Section の開始点など情報を持つ部分

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Structure of ELF 完全理解した あとは実装するだけ!

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Assembler Assembly 言語から機械語へ変換する 今回はx86_64のELFへ変換

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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

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Learn x86_64 Machine Language

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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

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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

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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

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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

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Futures Linker を作る 構文サポート 制御構文、クラス、メソッド…

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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