nonicc

noniccは、低レイヤを知りたい人のためのCコンパイラ作成入門に基づいた、Rustで書かれたコンパイラです。

C言語のサブセットをコンパイルし、x86-64アーキテクチャ向けのLinuxで実行可能なアセンブリコードを生成します。

対象環境

• アーキテクチャ: x86-64
• OS: Linux (SysV ABI, ELF)

動作確認環境

• CPU: x86-64 (AMD Ryzen 5 PRO 8640HS)
• OS: Ubuntu 24.04.3 LTS (WSL2)
• Toolchain:
  • rustc 1.89.0 (2025-08-04)
  • GNU Binutils 2.42

実装した機能

以下の文法をサポートしています。

• 型:
  • int型変数宣言 (int x;)
  • ポインタ型 (*, **, ...)、アドレス演算子 (&)、間接参照演算子 (*)
• 制御構文:
  • 条件分岐 (if-else)
  • ループ (for, while)
• 関数:
  • 関数の定義と呼び出し
  • 最大6個までの引数
• 演算子:
  • 四則演算 (+, -, *, /)
  • 比較演算子 (==, !=, <, <=, >, >=)
  • 代入 (=)
  • 単項演算子 (&, *)
• その他:
  • ブロック ({ ... })
  • return文

コンパイルの流れ

noniccは、以下の流れでコンパイルを行います。

1. 字句解析 (Lexer/Tokenizer): 入力されたソースコードをトークン列に変換します。
2. 構文解析 (Parser): トークン列を元に、抽象構文木（AST）を構築します。
3. 中間表現 (IR) 生成: ASTを、三番地コード（Three-address code）ベースの中間表現に変換します。
4. レジスタ割り当て: 仮想レジスタを持つIRに対し、線形スキャン法を用いて物理レジスタ（x86-64）を割り当てます。
5. コード生成 (Code Generation): レジスタが割り当てられたIRを元に、最終的なx86-64アセンブリコード（Intel記法）を生成します。

現在の制約

現時点では、以下の制約があります。

• レジスタのスピル未実装: レジスタが足りなくなった場合に、スタックへ退避させるロジック（スピル）が実装されていません。そのため、長いコードや複雑な式ではレジスタが枯渇し、コンパイルできない場合があります。
• 引数の数: 関数の引数は6個までに制限されています。
• 型チェックの欠如: int型とポインタ型の区別など、静的な型検証は行われません。
• 未サポートの機能:
  • break, continue 文
  • グローバル変数
  • char型や配列、構造体などの複合型
  • for文の初期化式における変数宣言 (for (int i = 0; ...)

ビルド方法

git clone https://github.com/no2ca/nonicc.git
cd nonicc
cargo build --release

使い方

コンパイラへの入力として、ソースコードを文字列で渡します。

# 以下は "42" を返すプログラムをコンパイルし、実行する例
./target/release/nonicc "int main() { int x; x=42; return x; }" > tmp.s
gcc -o tmp tmp.s
./tmp
echo $?
# 42

サンプルコード

for文と条件分岐の例

このコードは 1+2+...+10 = 55 を計算し、終了コード 55 を返します。

int main() {
    int sum;
    sum = 0;
    int i;
    for (i = 1; i <= 10; i = i + 1) {
        sum = sum + i;
    }
    return sum;
}

---

while文の例（ユークリッドの互除法）

このコードは gcd(42, 30) を計算し、終了コード 6 を返します。

int gcd(int a, int b) {
    while (a != b) {
        if (a > b) {
            a = a - b;
        } else {
            b = b - a;
        }
    }
    return a;
}

int main() {
    return gcd(42, 30);
}

---

ポインタの例

このコードは実行すると終了コード 3 を返します。

int main() {
    int a;
    int *p;
    int **pp;
    int ***ppp;
    a = 1;
    p = &a;
    pp = &p;
    ppp = &pp;
    ***ppp = 3;
    return a;
}

---

再帰（アッカーマン関数）の例

このコードは、ack(3, 4) を計算し、終了コード 125 を返します。

int ack(int m, int n) {
    if (m == 0) return n + 1;
    if (n == 0) return ack(m - 1, 1);
    return ack(m - 1, ack(m, n - 1));
}

int main() {
    return ack(3, 4);
}