JJUG CCC 2017 Fall オレオレJVM言語を作ってみる
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JJUG CCC 2017 Fall オレオレJVM言語を作ってみる（四則演算するだけだけど） #ccc_c5 このセッションでは、四則演算するだけの簡単なJVM言語の作り方を紹介します。 言語はCode -(Lexer)-> Tokens -(Parser)-> AST -(Compiler)-> JVM bytecodeと変換して、JVMで実行します。今回Lexer/Parserの部分にANTLRを、それ以降の部分にTruffleを使います。とくにANTLRやTruffleについての事前知識は必要ありません。BNFを定義してANTLRを使ってASTを構築し、それをTruffleのASTに変換して渡すという実装部分について、各ライブラリの概要やAPIを紹介しながら説明します。すべてを丁寧に説明する時間はありませんので、このセッションで出たキーワードを各自あとで調べて学びを深めていただくことになるでしょう。この点をご了承いただいて、ぜひお越しください！ なお、このセッションはDevoxxUS 2017でのOleg Šelajev-sanのセッション"How to Create a New JVM Language"にインスパイアされたセッションです (https://speakerdeck.com/shelajev/how-to-create-a-new-jvm-language-devoxx-us-17)。 対象者:ANTLR/Truffleに興味がある人、オレオレJVM言語を作ってみたい人
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JJUG CCC 2017 Fall オレオレJVM言語を作ってみる
- 1. オレオレJVM言語を 作ってみる （四則演算するだけだけど） 関西Javaエンジニアの会 / ポノス株式会社 阪田 浩一 @jyukutyo #ccc_c5
- 2. 会長だけどじゅくちょー 阪田 浩一 @jyukutyo 通称: じゅくちょー 関ジャバ会長 JVMが大好き ポノス株式会社（スマホゲーム会社）
- 3. CCCと僕 • JJUG CCC 5回目となりました –2017 Fall –2017 Spring –2016 Fall –2016 Spring –2015 Spring
- 6. 実装対象として 四則演算
- 7. 言語のデモ
- 9. 構造の説明
- 10. サンプル (1 + 2) * 3 ( 1 + 2 ) * 3 レキサー パーサー
- 11. サンプル (1 + 2) * 3 ( 1 + 2 ) * 3 テキスト トークン ツリー
- 12. サンプル (1 + 2) * 3 ( 1 + 2 ) * 3 言語認識器
- 13. サンプル (1 + 2) * 3 ( 1 + 2 ) * 3 ツリーを インタプリタに渡し、 定義した 処理を実行させる
- 14. モジュール 入力 出力 レキサー （字句解析） テキスト （コード） トークン パーサー （構文解析） トークン AST（抽象構文木） AST インタプリタ AST 実行結果 構成
- 15. モジュール ライブラリ レキサー ANTLR 4.7 パーサー ANTLR 4.7 ASTインタプリタ Truffle 0.29 ライブラリの役割
- 16. ANTLR
- 17. ANTLR
- 21. “文法”を定義する 方法は？
- 24. The lexical syntax of Scala is given by the following grammar in EBNF form ... Expr ::= (Bindings | [‘implicit’] id | ‘_’) ‘=>’ Expr | Expr1 Expr1 ::= ‘if’ ‘(’ Expr ‘)’ {nl} Expr [[semi] else Expr] | ‘while’ ‘(’ Expr ‘)’ {nl} Expr | ‘try’ ‘{’ Block ‘}’ [‘catch’ ‘{’ CaseClauses ‘}’] [‘finally’ Expr] | ‘do’ Expr [semi] ‘while’ ‘(’ Expr ’)’ | ‘for’ (‘(’ Enumerators ‘)’ | ‘{’ Enumerators ‘}’) {nl} [‘yield’] Expr | ‘throw’ Expr | ‘return’ [Expr] | [SimpleExpr ‘.’] id ‘=’ Expr | SimpleExpr1 ArgumentExprs ‘=’ Expr | PostfixExpr | PostfixExpr Ascription | PostfixExpr ‘match’ ‘{’ CaseClauses ‘}’ … The Scala Language Specification Version 2.9 http://www.scala-lang.org/docu/files/ScalaReference.pdf
- 28. 定義した文法を テストできる
- 29. $ antlr4 Math.g4 $ javac -cp antlr-4.7- complete.jar Math*.java $ grun Math prog –gui (1 + 2) * 3 ^D
- 30. ツリーとノードクラス ProgContext ExprContext ExprContext ExprContext NumberExprContextParensExprContext NumberExprContext NumberExprContext ExprContext ExprContextInfixExprContext InfixExprContext ExprContext
- 32. ツリーの 移し替えをする
- 34. tree walk enterExpr() ProgContext ExprContext ExprContext ExprContext NumberExprContextParensExprContext NumberExprContext NumberExprContext ExprContext ExprContextInfixExprContext InfixExprContext ExprContext exitExpr()
- 41. よりANTLRを学ぶには
- 42. モジュール ライブラリ レキサー ANTLR 4.7 パーサー ANTLR 4.7 ASTインタプリタ Truffle 0.29 ライブラリの役割
- 43. Truffle
- 44. Truffle
- 45. Truffle • トラフル（トリュフ） • 言語実装用フレームワーク – ASTインタプリタ構築の基盤を提供 • Graalプロジェクトの一部 – Graal自体は新しいJITコンパイラ – Graal/Truffleを含むGraalVMは 多言語実行環境となるJVM（polyglot） – Oracle Labs主導 – https://github.com/graalvm/graal/tree/master/truffle
- 46. Truffleでの多言語環境 HotSpot VM JVMCI Graal JVM lang Truffle LLVMJS R Ruby C C++ Fortran インタープリタ
- 47. Truffleでの言語実装 • TruffleRuby (Ruby) – https://github.com/graalvm/truffleruby • FastR (GNU R) – https://github.com/graalvm/fastr • Graal.js (JavaScript) – ECMAScript 262 Version 6/Node.js • SimpleLanguage (オレオレ言語) – https://github.com/graalvm/simplelanguage – 学習用
- 48. オレオレJVM言語の実装 HotSpot VM JVMCI Graal JVM lang Truffle オレオレJVM言語 インタープリタ
- 50. （余談）Graal & Truffle • Graalは言語実装そのものは知らない – Truffleを間に挟んでいる（JVM言語以外） • JITコンパイルでは（結果として） 複数言語にまたがったコンパイルが できる
- 51. call call call many times
- 53. call call
- 56. Truffleでの言語実装 1. Truffleでのノードクラスを実装 2. ANTLRのノードからこのノードに 移し替えるANTLRのリスナを実装 3. Truffleでの言語実装に必須の クラスを実装 4. （入出力などの実装）
- 58. ノードクラス • Truffle DSL APIを使う –提供されるアノテーションを 実装コードに付与する –Truffleのアノテーションプロセッサが コードを生成する –アノテーションの種類、意味はJavadoc を読むしかない • ドキュメントは整備されていない
- 59. 今回のノード • 数値ノード（子ノードなし） – Long – BigDecimal（これだけでもよかったがあえて2種類） • 演算子ノード（子ノード：2つ） – Add（+） – Subtract（-） – Multiply（*） – Divide（/） • 括弧ノード 今回は”-1”といった 書き方はサポートしない
- 60. 演算子ノードのクラス図
- 61. ノードのクラス図
- 65. ノードのクラス図
- 66. 自動生成コードを 表示します
- 77. CallTarget parse(ParsingRequest r) 1. ParsingRequest#getSource() .getInputStream()でInputStreamを取得 2. IuputStreamをANTLRのレキサー/パーサーに 渡す 3. ANTLRのツリーをリスナで Truffleのノードツリーに変換する 4. ルートノードを Truffle.getRuntime() .createCallTarget(RootNode)に渡す
- 86. Devoxxセッションの コードも • SimpleLanguage (オレオレ言語) – https://github.com/graalvm/simplelanguage – 学習用 ベースだった
- 88. ご清聴 ありがとうございました