Gaia Assembler

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开发者指南 ​

本指南面向希望扩展、定制或贡献 Gaia Assembler 项目的开发者。

目录 ​

项目架构 ​

开发指南 ​

贡献指南 ​

开发环境设置 ​

必需工具 ​

bash
# Rust 工具链
rustup install stable
rustup component add clippy rustfmt

# 开发工具
cargo install cargo-watch
cargo install cargo-expand
cargo install cargo-tarpaulin

项目结构 ​

project-gaia/
├── projects/
│   ├── gaia-assembler/     # 核心汇编器
│   ├── gaia-types/         # 共享类型定义
│   ├── gaia-frontend/      # 前端解析器
│   ├── pe-assembler/       # PE 后端
│   ├── clr-assembler/      # CLR 后端
│   ├── jvm-assembler/      # JVM 后端
│   ├── wasi-assembler/     # WASI 后端
│   └── gaia-document/      # 文档项目
├── Cargo.toml              # 工作空间配置
└── README.md

构建和测试 ​

bash
# 构建所有项目
cargo build

# 运行测试
cargo test

# 代码格式化
cargo fmt

# 代码检查
cargo clippy

# 生成文档
cargo doc --open

核心概念 ​

编译流程 ​

  1. 词法分析: 将源码转换为 Token 流
  2. 语法分析: 构建抽象语法树 (AST)
  3. 语义分析: 类型检查和符号解析
  4. 中间代码生成: 生成 Gaia IR
  5. 优化: 代码优化和转换
  6. 后端代码生成: 生成目标平台代码

关键特性 ​

  • 增量编译: 基于 Salsa 的增量编译系统
  • 错误处理: 使用 Miette 提供友好的错误信息
  • 并行处理: 支持多线程编译
  • 内存安全: 基于 Rust 的内存安全保证

扩展开发 ​

添加新后端 ​

  1. 创建新的 crate
  2. 实现 Backend trait
  3. 添加指令映射
  4. 实现代码生成
  5. 添加测试用例

示例：

rust
use gaia_assembler::{Backend, Instruction, Result};

pub struct MyBackend {
    // 后端状态
}

impl Backend for MyBackend {
    fn emit_instruction(&mut self, instr: &Instruction) -> Result<()> {
        match instr {
            Instruction::Load(value) => {
                // 生成加载指令
            }
            Instruction::Store(addr) => {
                // 生成存储指令
            }
            // ... 其他指令
        }
        Ok(())
    }
    
    fn finalize(&mut self) -> Result<Vec<u8>> {
        // 生成最终的字节码
        Ok(vec![])
    }
}

添加新指令 ​

  1. 在 gaia-types 中定义指令
  2. 更新前端解析器
  3. 在各后端中实现指令
  4. 添加测试和文档

语言服务器扩展 ​

rust
use tower_lsp::{LspService, Server};
use gaia_lsp::GaiaLanguageServer;

#[tokio::main]
async fn main() {
    let (service, socket) = LspService::new(|client| {
        GaiaLanguageServer::new(client)
    });
    
    Server::new(stdin(), stdout(), socket).serve(service).await;
}

调试和性能 ​

调试技巧 ​

bash
# 启用调试日志
RUST_LOG=debug cargo run

# 使用 GDB 调试
cargo build
gdb target/debug/gaia-assembler

# 内存检查
cargo install cargo-valgrind
cargo valgrind run

性能分析 ​

bash
# 基准测试
cargo bench

# 性能分析
cargo install cargo-profiler
cargo profiler callgrind --bin gaia-assembler

# 内存使用分析
cargo install cargo-bloat
cargo bloat --release

贡献流程 ​

提交代码 ​

  1. Fork 项目
  2. 创建功能分支
  3. 编写代码和测试
  4. 提交 Pull Request

代码审查 ​

  • 代码质量检查
  • 测试覆盖率
  • 性能影响评估
  • 文档更新

发布流程 ​

  1. 版本号更新
  2. 变更日志编写
  3. 测试验证
  4. 标签创建和发布

整体架构 ​

Gaia Assembler 采用模块化设计，主要包含以下组件：

  • 前端解析器 - 负责源码解析和语法分析
  • 中间表示 - 统一的内部表示格式
  • 后端生成器 - 针对不同平台的代码生成
  • 类型系统 - 静态类型检查和推导
  • 优化器 - 代码优化和性能提升

核心组件 ​

gaia-assembler ​

核心汇编器库，提供统一的编译接口和流程控制。

gaia-types ​

共享类型定义，包含所有模块使用的数据结构。

gaia-frontend ​

前端解析器，负责词法分析、语法分析和语义分析。

插件系统 ​

Gaia 支持通过插件扩展功能：

  • 语法扩展 - 添加新的语法特性
  • 后端扩展 - 支持新的目标平台
  • 优化扩展 - 自定义优化策略

后端开发 ​

开发新后端需要实现以下接口：

  1. 代码生成器 - 将 IR 转换为目标代码
  2. 链接器 - 处理符号解析和重定位
  3. 优化器 - 目标平台特定的优化

测试指南 ​

测试策略 ​

  • 单元测试 - 测试单个函数和模块
  • 集成测试 - 测试模块间交互
  • 端到端测试 - 测试完整编译流程

测试工具 ​

  • cargo test - 运行测试套件
  • cargo tarpaulin - 代码覆盖率分析
  • cargo bench - 性能基准测试

贡献流程 ​

  1. Fork 项目仓库
  2. 创建功能分支
  3. 编写代码和测试
  4. 提交 Pull Request
  5. 代码审查和合并

代码规范 ​

  • 使用 rustfmt 格式化代码
  • 使用 clippy 进行代码检查
  • 遵循 Rust 官方编码规范
  • 编写清晰的文档注释

文档编写 ​

  • 使用 Markdown 格式
  • 包含代码示例
  • 保持文档与代码同步
  • 提供多语言支持

社区资源 ​

相关资源 ​

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