#retro #books #compiler

Обзор книги "Компилятор языка Си для микроЭВМ" (1989 г.) 📚

Эта книга - перевод на русский язык "The Small-C Handbook" 1984 года.

Я прочитал эту книгу, чтобы понять, как сильно изменились компиляторы за многие годы. Книга имеет историческую ценность как окно в реалии разработки 30-40 лет назад.

Как "микроЭВМ" рассматривается популярный тогда микропроцессор Intel 8080. Он имеет 8-разрядную архитектуру, семь 8-битных регистров, и 16-разрядную адресацию памяти (что дает адресацию 64 Кбайт = 65 536 байт памяти).

В странах Организации Варшавского Договора многие технологии копировались. Функциональным аналогом Intel 8080 была микросхема КР580ВМ80А, разработанная Киевским НИИ микроприборов, поэтому советские программисты могли успешно читать книги про Intel 8080.

Микропроцессор - вещь полезная, ее можно использовать в компьютерах, светофорах, принтерах, игровых автоматах, синтезаторах, измерительных приборах...

Под "Small C" понимается подмножество языка Си, которое самописный компилятор может скомпилировать. Small C слабо отличается от "полного" Си.
Доступны все основные конструкции, но например типов всего два - char (1 байт) и int (2 байта). Intel 8080 в базовой комплектации не умел работать с float-числами, для них нужен отдельный сопроцессор Intel 8231/8232.

Книга состоит из нескольких частей.
В ч.1 описан микропроцессор 8080, система его команд, обзор ассемблеров, загрузчиков и компоновщиков программ. Базовые вещи за несколько десятилетий не изменились.
В ч.2 описан язык Small C, который как по мне почти ничем не отличается от "полного" C.
В ч.3 самое интересное - описывается компилятор и все что с ним связано, как разные конструкции должны выглядеть в ассемблере, всякие мелочи (кросскомпиляция, etc.).

Прямо в книге приводится исходник компилятора - портянка на половину книги. Я нашел эти исходники на гитхабе, лучше смотреть там (файлы от cc.def до cc42.c).

Какие есть особенности у компиляторов того времени / такого типа:

🚀 Всего за ~3000 строк кода можно сделать свой компилятор Си на коленке, кому не лень. А сейчас LLVM занимает не меньше 11mln строк кода на C/C++.
Когда технология простая, то каждый может ее скопировать/сделать, но с развитием технологии выживают всего несколько реализаций.
Компиляторы C/C++, веб-браузеры, операционные системы - раньше их было значительно больше, но сейчас это единичные программы.

🚀 Компилятор однопроходный - парсит файл один раз сверху вниз. Компиляция очень быстрая.
Компилятор языка C++ уже не может быть однопроходным. Например, из-за шаблонов или constexpr-кода. Самый простой пример - парсинг класса: сначала парсятся сигнатуры всех методов и полей, только потом тела методов.

class TSomeClass {
public:
    int GetValue() const {
        return Value_; // C++ "видит" Value_, хотя он определен "позже"
    }
private:
    int Value_;
};

🚀 Нет никаких оптимизаций кода (кроме самых элементарных как сжатия выражения 2+3 в константу 5).
В книге есть глава о том, как писать "оптимальный код", там дикие советы наподобии:
🤯 "глобальные переменные лучше локальных"
🤯 "лучше всего сравнивать выражения с константной равной 0"
🤯 "++i лучше чем i++"
Потому что компилятор сгенерирует меньше ассемблерных команд, если им следовать!

🚀 Вместе с предыдущим пунктом - нет промежуточного представления кода (например AST) для анализа - компилятор генерирует ассемблер не отходя от кассы. Например, во время парсинга if-выражения создаются метки и команды условного перехода на метку.

🚀 Есть разнообразные ограничения с расчетом того, что компилятор сам работает на не то чтобы мощной машине.
Например нельзя иметь в файле больше 130 штук #define, названия переменных длиннее 9 символов, больше 200 глобальных переменных...
Сам код изобилует обращениями к глобальным переменным.