constexpr 8cc

constexpr-8cc：編譯時間C編譯器

ConstexPR-8CC是一種編譯時C編譯器，該編譯器以C ++ 14常數表達式實現。這使您可以在編譯時進行編譯！該項目是建立在ELVM基礎架構上的8CC的港口。

C ++中的常數表達式是可以在編譯時評估的表達式。在C ++ 14中，通過放鬆約束，恆定表達式變得如此強大，以至於可以實現C編譯器！

在ConstexPR-8CC中，C ++ 14 constexpr函數中實現了C程序編譯的主要例程。因此，如果將8cc.cpp通過g ++編譯為二進製文件，則將作為編譯時間計算執行C程序的彙編，並且本C彙編的結果將嵌入到生成的二進制中。從這個意義上講，ConstexPR-8CC是編譯時C編譯器。

以下是8cc.cpp中的main函數。

 int main () {
  // Compile-time
  constexpr buffer buf = eight_cc (); // Compile C code into ELVM IR
  constexpr unsigned int output_size = buf. size ;

  static_assert ( 0 <= output_size && output_size < EIGHT_CC_OUTPUT_LIMIT, " 8cc: Error " );

  // Run-time
  for ( int i = 0 ; i < output_size; ++i) {
    putchar (buf. b [i]);
  }
}

在此程序中，使用constexpr規範符將eight_cc的返回值存儲在變量buf中。因此，您會發現C程序的編譯是在編譯時完成的。

要求

constexpr-8cc需要> g ++ -6.2的Linux。我確認./test/hello.c可以用g++-6.2 ， g++-8.3和g++-9.3編譯。

• G ++ -6.2在沒有與ConstexPR相關的任何額外標誌的情況下工作，因為在此版本中，Constant循環計數沒有限制。
• 使用G ++ -8.3，我需要使用-fconstexpr-loop-limit擴大ConstexPR的循環計數。我們可以指定的最大數字是2**31 - 1 。
• 除了-fconstexpr-loop-limit外，還需要使用G ++ -9.3，還需要擴大-fconstexpr-ops-limit 。
• 不能保證它可以與其他版本的G ++一起使用。
• 我無法使其與Clang ++一起使用，因為Clang ++對ConstexPR循環計數具有更嚴格的限制。

如何運行

run_8cc.py的彙編

為了輕鬆嘗試constexpr-8cc，請使用run_8cc.py 。

$ ./run_8cc.py x86 ./test/hello.c -o ./hello.exe # It takes about 3 minutes on my laptop
$ chmod +x ./hello.exe                           # 'hello.exe' is i386-linux binary
$ ./hello.exe
Hello, world !

您可以更改彙編的目標語言，如以下內容：

$ ./run_8cc.py py ./test/hello.c -o ./hello.py # target language is Python
$ python ./hello.py
Hello, world !

有關此腳本的更多信息，請鍵入$ ./run_8cc.py -h 。

手工彙編

如果要手動編譯8cc.cpp ，請查看config.hpp 。在此文件中，定義了變量EIGHT_CC_INPUT_FILE 。 EIGHT_CC_INPUT_FILE應該是包含源C程序作為C ++字符串的文件的名稱。該字符串將在預處理時間內嵌入8cc.cpp中，並用作編譯時間計算的輸入。

因此，在手動編譯8cc.cpp之前，您必須將RAW程序轉換為字符串文字，如以下內容：

$ sed ' 1s/^/R"(/ ' ./test/hello.c | sed ' $s/$/n)"/ ' > ./test/hello.c.txt # Convert C to string literal
$ g++-6 ./8cc.cpp -o eir_gen.out
$ ./eir_gen.out > ./test/hello.eir       # eir_gen.out outputs ELVM IR
$ sed -i ' 1s/^/R"(x86/ ' ./test/hello.eir # Convert IR to string literal
$ sed -i ' $s/$/n)"/ ' ./test/hello.eir
$ g++-6 ./elc.cpp -o exe_gen.out
$ ./exe_gen.out > ./hello.exe            # exe_gen.out outputs i386-linux binary
$ chmod +x ./hello.exe
$ ./hello.exe
Hello, world ! 

constexpr-8cc是如何生成的？

當您看到8cc.hpp時，您會知道該程序不是手工編寫的。實際上，我使用ELVM編譯器基礎結構來生成它。我剛剛在此處實現了從elvm ir到c ++ 14 constexpr的翻譯。

作者

Keiichi Watanabe （udon.watanabe [at] gmail.com）

鏈接

• 8cc（@rui314）

  • 一個非常酷的C編譯器。 constexpr-8cc是8cc的C ++ 14的constexpr端口。

• elvm（@shinh）

  • ELVM（esolang虛擬機）是LLVM的模仿項目，但專用於深奧語言。 ConstexPR-8CC建立在ELVM基礎架構上。

• 8cc.vim（@rhysd），8cc.tex（@hak7a3）

  • ConstexPR-8CC受這些項目的影響。

• 編譯時Brainf*CK編譯器（@Bolero-Murakami）

  • 我從這個程序中得到了一些想法。

• TMP-8CC：另一個編譯時C編譯器

  • 我創建的另一個編譯時C編譯器，該編譯器在C ++模板元編程中實現
  • 這是由ELVM的C ++模板元編程後端生成的。
  • 由於TMP具有大量的記憶，因此不幸的是， TMP-8cc無法在真實機器上使用。

• 我的博客文章（日語）