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关于生成C的思考 -- Thoughts on Generating C

文章摘要

这篇文章分享了关于生成C代码的六个思考观点,主要涉及编译器、计算机编程等技术话题,但具体内容未详细展开。

文章总结

关于生成C代码的六点思考

作者是一位编译器开发者,经常需要将程序转换为其他语言程序,其中C语言是常见目标。生成C代码比手动编写更安全,因为可以规避未定义行为的陷阱。以下是作者总结的六点实用经验:

  1. 使用静态内联函数实现数据抽象
    静态内联函数(static inline)能完全消除抽象开销,避免结构体值通过内存传递的性能问题。例如在Wastrel项目中,通过内联函数处理内存访问边界检查,编译器会优化掉未使用的参数。

  2. 避免隐式整数转换
    C语言的默认整数转换规则(如uint8_t转为有符号int)容易引发问题。建议显式定义类型转换函数(如u8_to_u32),并启用-Wconversion警告。

  3. 用结构体包装原始指针和整数
    通过单成员结构体(如struct gc_ref)明确区分不同用途的指针/整数,避免混淆。例如在WebAssembly编译中,用类型层次结构实现指针子类型化,保证类型安全。

  4. 善用memcpy处理非对齐访问
    对于WebAssembly的非对齐内存访问,直接使用memcpy让编译器优化为合适的加载指令,比强制类型转换更可靠。

  5. 手动处理ABI和尾调用寄存器分配
    当函数参数过多时,可将部分参数存入全局变量而非栈中,确保尾调用优化。这种方法也支持多返回值——通过全局变量传递"超额"返回值。

  6. 生成C语言的局限性

    • 无法控制栈空间大小和扩展
    • 难以实现零成本异常和精确的调试信息嵌入
    • 与Rust相比各有优劣:Rust的生命周期检查适合有显式生命周期的源语言,但尾调用支持和编译速度不如C。

作者认为生成C代码是一个"局部最优解":既能利用成熟的编译器优化,又便于链接C运行时库。尽管存在限制,但实践中类型检查通过后代码通常能直接运行,调试成本较低。

(注:原文中的导航菜单、标签列表、评论等无关内容已省略,保留核心技术观点和示例。)

评论总结

以下是评论内容的总结:

  1. 对文章观点的认可

    • 多位评论者赞同使用C作为编译器后端的做法(评论2、4、6、7)。
    • 引用:
      • "Having done this for a dozen of experiments/toys I fully agree with most of the post"(评论2)
      • "It really was a reasonable approach for good high-level abstraction power and good optimizations"(评论6)
  2. 调试与DWARF信息的讨论

    • 提出使用#line指令辅助调试生成代码(评论2、3)。
    • 引用:
      • "even without DWARF you can use #line directives to give line-numbers"(评论2)
      • "emitting #line 12 'source.wasm'... does something that GDB recognizes"(评论3)
  3. C作为后端的局限性

    • 垃圾回收(GC)是实现难点,需依赖影子栈(shadow-stack)等方案(评论2、7)。
    • 引用:
      • "the real sore point of C as a backend is GC"(评论2)
      • "Virgil wasm backend already has a shadow stack... to generate C code"(评论7)
  4. 对C子集或替代语言的建议

    • 建议定义更简单的C子集或规则化语言作为编译目标(评论5)。
    • 引用:
      • "Has anyone defined a strict subset of C to be used as target?"(评论5)
  5. 其他观点

    • 有用户计划将自定义语言编译为C并嵌入C++后端(评论4)。
    • 对LLVM IR的稳定性表示担忧(评论7)。

总结:评论普遍支持C作为编译器后端的实用性,但指出调试和GC是主要挑战,同时探讨了优化方案(如#line指令、影子栈)。部分用户建议简化目标语言或回归C生成路径。