こんにちは、 @kz_morita です。 今回は、プログラムはなぜ動くのかという本を読んだので、その感想を書いていきます。 プログラムはなぜ動くのか 第２版 知っておきたいプログラムの基礎知識 全体的な概要 この本は、普段書いているプログラムが PC 上でどのような原理で動作するのか？といったことが書かれている本になります。 プログラムを 命令 と データ にわけ、CPU がどのように命令を解釈するのか？や、データはどうメモリに配置されるのか？などが平易な文章で書かれているので Computer Science にぴったりな本だと思いました。 第 1 章では、プログラムにおける演算や、条件分岐、繰り返しなどがどのように CPU で解釈されるかや、演算に使われるレジスタの紹介などが書かれています。 第 2 章、第 3 章, 第 4 章ではデータをコンピュータ上でどう表現するかが書かれています。データの 2 進数での表現や 2 の補数や、算術演算、論理演算について知ることができます。不動小数点についてもこの章で学ぶことができます。 メモリ上でのデータの表現として、スタック、キュー、ポインタ、リスト、2 分探索木などのデータ構造の紹介もされています。 第 5 章、第 6 章ではメモリとディスクの関係性について書かれています。プログラムが実行時にディスクからメモリにロードされることや、ディスクキャッシュ、仮想メモリ、ページイン、ページアウトなどについても概要を知ることができます。 ディスクについてはその物理構造であるセクタ、クラスタなどの紹介がされています。 また、メモリを節約するという文脈で、Dynamic Link,や Static Link や、データの圧縮法（ランレングス符号化、ハフマン符号化）が簡潔に紹介されています。 第 7 章、第 8 章では、プログラムの動作環境としての、OS とハードウェアや、ソースコードを実行ファイルになるまでのコンパイラや、リンカについて説明がなされています。 プログラムを実行するために、ディスクからメモリにロードし、変数の領域、関数の領域、スタック領域と、ヒープ領域が確保され、再配置情報から実行時のメモリアドレスが決まることについて書かれています。 第 9 章、第 10 章、第 11 章では、アプリケーションがどのように OS 上で動き、また、ハードウェアを制御したりするかが書かれています。 OS がアプリケーションに API を提供し、ハードウェアが抽象化されていることや、高級言語がどのようにアセンブリコードに変換されるかや、CPU からハードウェアをどのように制御しハードウェアからの割り込み要求を CPU がどう扱うかなどの外観を掴むことができます。

こんにちは、kz_moritaです。 普段はiOSエンジニアとしてSwiftを書いたり、最近ではNuxt.jsに入門しています。 昔から、低レイヤーの技術に興味があって最近Cコンパイラを作成し始めたのでその紹介をします。 まだ完成していないので軽く触りだけでも紹介して、楽しそうと思っていただけたら嬉しいです。 始めようと思ったきっかけ iOSエンジニアとして、UIに近い箇所の実装を行う機会がとても多いのですが、個人的には低レイヤーの技術にもとても興味があります。 より低いレイヤーの技術を学ぶことが個人的には大事だと思っていて、それは色々な技術は低レイヤーな技術の上に積み重なるようにして存在していると思っているからです。 また、自分の中では技術は円形に広がっていて、その中央の核にあるのが低レイヤーの技術で、表層にあるのがiOSでいうと、UIKitやその他のライブラリといった認識をしています。 異なる円周上に並んだ異なった技術も、根底にある技術は同じといったことがよくあり、その根底を知っていればいるほど新しい技術へのキャッチアップが早くなるのではないかと考えてます。 とはいえ、どこから手をつけたら良いのかよくわからずに何もできていなかったのですが、下記のコンパイラBookを見つけすごくわかりやすく書かれているためこれを機に初めて見ようと思いました。 低レイヤを知りたい人のためのCコンパイラ作成入門 やり方 基本的には上記の compilerbookの通りにちまちま初めてみました。 作成途中のリポジトリはこちら https://github.com/foresta/kzcc 現在はステップ10のreturn文をかけるところまで実装することができています。 ステップ10return文 学んだこと そもそも、C言語をまともに書いたことがなかったので、C言語の書き方やMakefileの書き方、ファイル分割の勘所など非常に学ぶものがたくさんあります。 他にも、コンパイラを Tokenizer、Parser、CodeGeneratorに分けて実装するところや、 x_86のアセンブリの書き方、スタックマシンとして実装する方法みたいな色々なことを学べています。 まとめ コンパイラを作るのはすごくハードルが高そうですが、すごく楽しいですし CompilerBook がすごく丁寧に書かれているので興味はあるけどなかなか手をつけられないといった方にはおすすめなのかなぁと思いました。 最近なかなか時間が取れていないのですが、引き続き実装を進めてセルフコンパイルするところを目標に頑張りたいと思います。