アセンブラをゼロから作って自作コンパイラをアセンブルするまで(日記)
GNU Assembler互換(サブセット)のアセンブラをGo言語でフルスクラッチで作ってみました。 開発22日目で自作Goコンパイラ(をセルフホストしたときに出力される20万行のアセンブリ)をアセンブルすることに成功しました。 どうやって作ったかというと、小さいコードを GNU Assembler (以下 as) に食わせて出力されたバイナリを観察する、を繰り返して中のロジックを推定し再現しました。as の実装は見ていません。(一瞬見たけど巨大すぎて何もわからなかった) アセンブラ自作は、やってみるとコンパイラ自作よりだいぶ簡単でハマりポイントも少ないので、学習テーマとしてはおすすめです。2箇所ほど難所(命令エンコーディングのルールを理解するのと、ジャンプ命令の最適化)がありましたがそれ以外はさくさく楽しく作れました。 作ってみた結果、アセンブリ言語の理解が深まったのはもちろんのこと、E
Rustで自作プログラミング言語を自作x86_64アセンブラでセルフホスティングした記録
この記事は言語実装 Advent Calendar 2022の23日目の記事です。 導入 2021年、私は llrl という自作プログラミング言語のセルフホスティングに取り組みました。 セルフホスティングには成功し、生成された処理系の実行ファイルのバイナリが完全一致するところまで辿り着きましたが、この言語処理系のバックエンドは「LLVMを使う」で終わっていたので、バックエンドの実装にもっと目を向けたいと思いました。そこで2022年は、この言語処理系に 新たにx86_64を直接ターゲットとするバックエンドを追加し、LLVMを用いずにセルフホスティングできるようにしました。 本記事はこの取り組みの振り返りとなります。 自作プログラミング言語の特徴とバックエンドの要件 llrlには大きな特徴が2つあります。 Hindley-Milnerベースの型推論による静的型付け (+型クラス) Lisp-l
コンパイラとランタイム (概略)
この章では、 C 言語を対象に、 C のソースコードがどのような過程を経てコンパイルされ、実行されるようになるか見ていきます。 利用する言語処理系は、gcc (GNU C Compiler 改め GNU Compiler Collections)です。 この回は、皆さんに情報に触れてもらうのが主旨ですから、 練習問題などはありません。 内容も、詳しい話は全部忘れてもらってもかまいません。 とはいえ、単にファイルを眺めるだけでなく、すこしは実際にコンパイラを動かして試したりして、 馴染んでおいてください。 内容的には、知っている人なら知っているといった話ですから。 C 言語が実行ファイルになるまでの基本的な流れは、授業の方でもならったように C 言語ソースコード (with マクロ) ↓ マクロ展開 C 言語 (マクロ展開済) ↓ コンパイル アセンブリコード ↓ アセンブル オブジェクトコ
C言語の勉強がてら、CASL II処理システムを実装した話 - Qiita
C言語で作成した拙作のCASL II処理システムYACASL2を紹介します。 CASL IIは、基本情報技術者試験で用いられるアセンブラ（アセンブリ言語）です。アセンブラは通常、特定のコンピューターやCPUに対応しています。しかしCASL IIアセンブラは、試験の公平性の観点から実在しない仮想コンピューター向けに作られたアセンブラです。 CASL IIの処理システムを作るきっかけになったのは、『日経ソフトウェア』2009年2月号に掲載されていた川俣晶さんの執筆記事「C言語で作るCPUエミュレータ」を読んだことでした。この記事を紹介した日経ソフトウェア記者・斉藤国博さんのコンピュータの仕組みを知るのは，いつも楽しいという記事は現在でもオンライン上で読めるようです（2020年8月時点）。なお、この記事で紹介されていたソースコード（C言語）は、現在ではダウンロードできないようでした。 私はいちお
時代はバイナリ？低レイヤー・プログラミングの楽しさ
胸が躍る，とはこのことだろうか。先ごろ出版された「BINARY HACKS―ハッカー秘伝のテクニック100選」（高林哲，鵜飼文敏，佐藤祐介，浜地慎一郎，首藤一幸著，オライリー・ジャパン刊）を読んだ感想だ。この本は，多くのプログラマが通常さわることの少ない「バイナリ（=機械語，アセンブラ，コンパイラ）」など低レイヤー・プログラミングを“いじる”テクニック（バイナリ・ハック）を紹介する本だ。 バッファ・オーバーフローを検出する，スレッド・セーフなプログラムを書く，メモリー・リークを検出する，プログラムやシステムコールのトレース方法，プログラム起動の高速化や高速化のためのプロファイル取得方法，CとC++のプログラムをリンクする時の注意点といった実用上重要なテクニックが多数解説されている。しかし「glibcを使わないで Hello worldを書く」，「自己書き換えでプログラムの動作を変える」，「
GitHub - rui314/mold: Mold: A Modern Linker 🦠
mold is a faster drop-in replacement for existing Unix linkers. It is several times quicker than the LLVM lld linker, the second-fastest open-source linker, which I initially developed a few years ago. mold aims to enhance developer productivity by minimizing build time, particularly in rapid debug-edit-rebuild cycles. Here is a performance comparison of GNU ld, GNU gold, LLVM lld, and mold when l
プログラミング言語の作り方 〜 Go によるアセンブラ、バーチャルマシン、コンパイラの実装 - Qiita
はじめに プログラミング言語を作ったことはありますか？ 私はプログラミング言語の実装なんて難しいことはできないと思っていましたが、コンピュータシステムの理論と実装を読んで理論を学び課題に従って実装していくことで、簡単なものではありますがプログラミング言語を作ることができました。 コンピュータシステムの理論と実装について この本ではコンピュータを理解するためにゼロからコンピュータを作っていきます。 まずはハードウェア記述言語を使って仮想ハードウェアを作り、その仮想ハードウェア上で実行可能なマシン語のためのアセンブラを作り、そのアセンブラで実行可能なコードを生成するバーチャルマシン変換器を作り、そのバーチャルマシンで実行可能なコードを生成するコンパイラを作ります。 マシン語やアセンブリ言語、バーチャルマシン語やプログラミング言語の仕様はそれぞれ決められており、それぞれの理論について説明を受けな
アセンブラへの道 - Qiita
事例(case study) アセンブラで覗くコンピュータの本質 前書き(preface) Cコンパイラで生成したコードを、アセンブラで書き直したことがある。 コンパイラの最適化がまだ進んでいないころ、 Microsoft Cでコンパイルすると、NOPが結構入っていた。 単にNOPを外すだけでなく、マクロで簡潔にしてみた。 通信エミュレータで、NOPがなくなるとタイミングがずれてうまく動かないことが分かった。 ああ、Cコンパイラの作り方を覚えようと思った。 Cコンパイラは電総研（産総研）言語システム研究室の研究生で滞在した頃、Small Cコンパイラを写経し、Pascalで書かれたコンパイラをC言語に移植し、OBJという抽象データ型の言語のシンタックスチェッカをC言語で作成した。 C言語を学ぶならコンパイラを写経するか、移植するか、改良するといいことがわかった。 研究室ではLISPが基本言
A-Profile Architecture
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Arm64(ARMv8) Assembly Programming (00)
ARM64とは ARM 系の CPU は、ARM Ltd.が設計した CPU を複数の CPU メーカがライセンス生産しています。 アーキテクチャとコア、チップ、命令セットに別の名前が付いています。 実際の CPUチップ の型名はメーカ毎にいろいろな名前があります。それぞれの CPU は、ARM Ltd.が設計した CPU コアのアーキテクチャバージョンで大まかに区別できます。 例えば、Raspberry Pi1 は ARMv6 アーキテクチャで ARM1176JZF-S コア の BCM2835 チップを使っています。Raspberry Pi2 は ARMv7 アーキテクチャで Cortex-A7 コア が4つ入った BCM2836 チップを使っています。ARMv6 と ARMv7 は 32ビットのアーキテクチャです。 64ビットのアーキテクチャとしては、Qualcomm の Drago
Macでアセンブリ言語を書いてコンピュータ創世記に思いを馳せたかった(未完) - Qiita
はじめに TECH::CAMP Advent Calendar 12/12担当だった井上です。 クリスマスが近いということもあるので本日は現代人の99.9999%以上は触れる必要がないと思うプログラミング言語界におけるモーゼのような存在であるアセンブリ言語に触れてプログラムが動く仕組みやCPUについてあっさりとした切り口で触れたいと思います。 おことわり この記事は以下のような人でも分かるように記述しようと意図があるため、重要な概念・用語の省略、(意図して書くものではないですが)解釈によっては嘘に近くなる内容が記述されている可能性がありますので、これをご了承の上、用法用量を守ってお読みください。 CPUってパーツがパソコンの中に入ってるのは知ってるけど、実際のところ何をどうしてるのかは知らない パソコンとかOSがどうやってプログラムを動かしてるのか知らない アセンブリ言語？システムコール？
IA-32 インテル® アーキテクチャ・ソフトウェア・デベロッパーズ・マニュアル
IA-32 インテル® アーキテクチャ ソフトウェア・デベロッパーズ・ マニュアル 注記： 『IA-32 インテル ® アーキテクチャ・ソフトウェア・デベロッパーズ・ マニュアル』は、次の 4 巻から構成されています。 上巻：基本アーキテクチャ （資料番号 253665-013J) 中巻 A：命令セット・リファレンス A-M （資料番号 253666-013J) 中巻 B：命令セット・リファレンス N-Z （資料番号 253667-013J) 下巻：システム・プログラミング・ガイド （資料番号 253668-013J) 設計する際は、これら 4 巻すべてを参照してください。 2004 年 中巻 B： 命令セット・リファレンス N-Z 【輸出規制に関する告知と注意事項】 本資料に掲載されている製品のうち、外国為替および外国為替管理法に定める戦略物資等または役 務に該当するものについては、輸出
X86アセンブラ/GASでの文法 - Wikibooks
はじめに[編集] GAS（GNU Assembler）は、GNUプロジェクトによって開発されたアセンブラであり、GNU Binutilsの一部として配布されています。Binutilsには、アセンブラ（GAS）、リンカー（ld）、およびオブジェクトファイル操作ツール（nm、objdump、sizeなど）が含まれています。 GASは、x86、ARM、PowerPC、MIPSなど、多くのアーキテクチャをサポートしています。GASは、AT&T構文とIntel構文の両方をサポートしていますが、AT&T構文がデフォルトです。 一方、GCCは、GNU Compiler Collectionの略で、C、C ++、Objective-C、Fortran、Ada、およびその他の言語のコンパイラとして使用されます。GCCは、オブジェクトファイルを生成するためにGASを使用することができますが、GASに依存しない
実践的低レイヤプログラミング
はじめに 学校で習わないが(習う学校もある)、現実に必要になるプログラミング技術に、低レイヤプログラミングなどと呼ばれるものがある 厳密な定義は聞いたことがないし、おそらく存在しないとは思うが、大体のみんなの共通認識として、 「高級プログラミング言語を使わないプログラムを書き、OSで抽象化されないデバイスの機能を使う」といったような認識があると思う。 筆者の経験から言わせてもらうならば、低レイヤプログラミングに関する知識は、プログラミングにおいてあらゆる場面で、常に、少しずつ役立てられる知識だと言えると思う。 普段はRubyやPHPなどを書いてる人であったとしても、メモリが足りなくなった場合や、デバッガを使っている場合、性能が足りなくなった場合など、 厳しい環境におかれた時に低レイヤプログラミングに関する知識が必ず役に立つ場面が来ると信じている。 また、役に立つかどうかは置いておいても、「
Mac でアセンブリを書いてみる - Qiita
前書き 何故この記事を書こうと思ったのか 正直、長いエンジニア人生の中でまともにアセンブリを書いた事は（ほぼ）ない。ほぼ、というのは以前一度だけトライした事があって、何かしら書いた記憶があるのだが、どこかに残る様な何かを書いた訳ではないし今となってはどういうものだったのかもほとんど覚えていない。大学は情報系でマイコンで回路を組んだりした事はあったがアセンブリで書いた事はなかった。 私は Web 開発も多数したし最近はクライアントサイドの開発も多いが、最近の開発はサーバーサイドにしろクライアントサイドにしろとにかく高級で、基礎工事は全部終わってビルも建っていて内装をちょろっといじりましたみたいな実装が多い。これでいいのか。いや、開発手法としてはこれでいいのは分かる。効率的だから。しかし、エンジニアとして本当にこれでいいのだろうかという思いが拭い切れない。内装工事だけして、「僕ビル建てましたぁ
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情報処理技術者試験 アセンブラ言語の仕様
Go言語低レイヤー入門 Hello world が 画面に表示されるまで (GoConforenceTokyo2021)
本の虫: Linus Torvalds、 GCC 4.9.0のコード生成にブチ切れる
arm64 package - cmd/internal/obj/arm64 - Go Packages
Macでアセンブリ言語のhello worldを実行する方法 | CodeLog | CodeLog