SBCL编译过程

SBCL编译过程

[转自]   http://googies.info/blog/751.html

　　SBCL源自于CMUCL (Carnegie-Mellon University Common Lisp)，而CMUCL出现于上世纪80年代。因此SBCL的代码算是已经比较成熟，从开发的角度来讲，SBCL社区的活跃度已经比较低了。事实上也的确如此，单就我所知道的，sbcl-devel邮件列表几天难得能收到一封邮件。当然，SBCL还远称不上完美；至少有一点，SBCL还不支持SSA。另外，SBCL源代码不失为学习Common Lisp的一种好途径。

SBCL目录结构
　　SBCL的src/目录下包含assembly/、code/、cold/、compiler/、pcl/和runtime/六个子目录。其中assembly/子目录中包含的是体系结构相关的一些汇编相关代码；code/中包含的是运行时系统 (如Read-Eval-Print Loop) 和标准的Common Lisp构造等；cold/中包含了编译SBCL过程中所要用到的一些代码；compiler/中包含了Python (SBCL编译器的名字，采用的是CMUCL中的术语) 的实现代码；pcl/(Portable Common Loops)中包含的是CLOS的一种经典实现；而runtime/目录下是一些C代码，主要用以实现一些与体系结构和操作系统平台相关的操作 (例如一些信号处理等)。

SBCL编译过程
　　SBCL的编译过程类似于GCC。GCC中的大部分代码都是使用C语言编写的；相应的，SBCL的大部分代码都是使用Common Lisp语言编写的，因此编译SBCL需要一个ANSI Common Lisp可执行编译器来完成SBCL的自举 (bootstrap)。SBCL支持使用多种ANSI Common Lisp编译器来完成这一自举过程，包括SBCL自身、CMUCL、OpenMCL和Clisp等。SBCL的编译过程包括多个阶段。

　　最开始的阶段，也可以称为make-config阶段。该阶段主要负责确定目标平台的体系结构和操作系统类型。make-config.sh将这些内容写入local-target-features.lisp-expr。然后分别将src/runtime/下的target-arch-os.h, target-arch.h, target-os.h, target-lispregs.h和Config文件指向对应平台的相应文件。

　　第一阶段，也就是make-host-1阶段。首先需要说明的是，由于SBCL支持交叉编译，因此在交叉编译的情况下，make-host-*将会在本地机上运行；而make-target-*在目的机上运行。make-host-1阶段使用既有的Common Lisp编译器来编译和加载SBCL源代码。这一阶段Lisp编译器主要读取src/code/、src/compiler/和src/assembly/目录下的Common Lisp源代码，生成一个交叉编译器 (在下图中标识为xc) 和genesis；同时在src/runtime/genesis/下生成一些*.h文件用以描述Lisp的一些数据结构，这些文件随后将由C编译器读取生成一个可执行程序用以作为SBCL的运行时环境。这里需要注意的是，xc和genesis事实上只是运行在既有Common Lisp环境中的应用程序，因此此时的package等Common Lisp构造的命名格式都是sb!xc和sb!int这种形式，以与Common Lisp中标准的构造相区别。

1. make-host-1 stage

　　第二阶段，也就是make-target-1阶段，在交叉编译的情况下，该阶段应该是运行于目标机之上。make-host-1阶段生成的*.h文件将和SBCL的原有的*.c和*.S文件一起由C编译器生成sbcl可执行文件，该可执行文件提供了操作系统服务的一个接口，以及一个垃圾回收器 (garbage collector)。同时，tools-for-build/grovel-headers.c文件被编译运行产生output/stuff-groveled-from-headers.lisp文件，其中包含了一些对系统常量和类型的描述。

2. make-target-1 stage

　　第三阶段，也就是make-host-2阶段。该阶段使用make-host-1阶段生成的交叉编译器xc的compile-file函数来重新编译SBCL源文件，此时编译的文件还包括make-target-1阶段产生的Lisp源文件。这一阶段会生成一系列的目标文件，或者称为”FASL文件”。

3. make-host-2 stage

　　第四阶段，也就是make-genesis-2阶段。该阶段使用make-host-1阶段生成的genesis来模拟加载make-host-2阶段所产生的FASL文件，然后将之保存为一个内存映像，sbcl可执行文件可以识别并加载这种内存映像。由于make-host-2阶段生成的FASL文件格式使用的是SBCL的格式，因此我们无法使用既有编译器和目标机的load函数，因为前者使用的是本地 (host) 编译器的FASL文件格式；而后者目标机的内存映像文件在该阶段还没有生成。

4. make-genesis-2 stage

　　第五阶段，也就是make-target-2阶段。该阶段使用make-target-1阶段生成的sbcl可执行文件来读取make-genesis-2阶段生成的cold-sbcl.core。cold-sbcl.core中包含一个特殊的入口，用来执行一系列的操作处理Common Lisp代码，这一部分称之为”cold init”，然后SBCL代码中的sb!形式的pakcage都将被重新命名为sb-形式。src/pcl/下的CLOS实现代码也相应地将被编译并加载，最终生成一个新的内存映像output/sbcl.core。至此，SBCL的编译过程结束。

5. make-target-2 stage

一些小建议
　　SBCL的整个编译过程花费的时间比较长。如果在SBCL代码上做了一些小的修改以后，想要重新编译查看效果，可以尝试使用源代码目录下的slam.sh。slam.sh将会尝试使用交叉编译器xc重新编译修改过的文件，然后使用通常的方式执行genesis和make-target-2阶段。

　　当然，另一个小建议是，尽量不要去碰SBCL的代码。关于SBCL的文档实在是少的可怜；而经过一段时间的研究以后，我又发现单纯看SBCL代码实在是非常痛苦的一件事，Orz。。。

　　PS1: 这篇文章主要参考了SBCL: a Sanely-Bootstrappable Common Lisp这篇文章、SBCL源代码以及CLiki.net网站。

　　PS2: 这篇文章中的图片绘图工具使用的是Dia (sudo apt-get install dia)。据说yEd也很不错。