LWN：Rust 与 GCC 的两个开发方案！-技术圈

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Rust and GCC, two different ways

By Jonathan Corbet
October 4, 2021
LPC
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使用 C 或 C++ 等语言的开发者，一般来说使用两个相互竞争的编译器（GCC 和 LLVM）之一就都能完成工作。然而，Rust 的开发者目前只能使用基于 LLVM 的 rustc 编译器。虽然 rustc 可以正常工作，但开发者想要一个替代方案，这也是合理的需求。目前看来，有两种不同的方式可以实现利用 GCC 编译 Rust，虽然目前都还没有完全准备好。这两种方法的开发者都来到了 2021 年的 Linux Plumbers 大会，介绍了他们自己方案的当前状况。

rustc_codegen_gcc

首先是 Antoni Boucher，他介绍的是 rustc_codegen_gcc 项目。他的开场白提到 rustc 编译器是基于 LLVM 的，这一点会有很多影响，其中之一就意味着它不能支持 GCC 所支持的所有架构。LLVM 有的，Rustc 也都有，因此它就具有了一个 API，可以用来插入（plugging in）另一个代码生成器（alternative code generator）。这个 API 可以用来通过 libgccjit 来将 GCC 的代码生成机制利用起来。这就是 rustc_codegen_gcc 所采取的方法。

这个做法为什么会有需求呢？Boucher 说，因为 Rust 语言越来越受欢迎，但它除了 LLVM 所支持的那些体系架构之外，还需要能支持更多架构。尤其是 Rust for Linux 这个工作更加突出了这个问题，但此外也还是有很多其他有需要的场景的。支持更多体系架构的话，嵌入式系统开发者能从中受益，此外 Firefox 浏览器也可以受益。

rustc_codegen_gcc 现在支持了 Rust 的许多特性，包括基本类型、聚合类型（aggregate types）、变量、函数、原子操作（atomics）、线程本地存储（thread-local storage）、内联汇编、许多 intrinsics 等等。该编译器在 Compiler Explorer 中已有支持。libcore 测试已经完成，并且也完成了大部分的用户界面测试。这个编译器也在被实验着用来为 m68k 架构构建 Rust 代码，不过按 Boucher 的说法，这项工作仍处于早期阶段，但它确实表明是有可能为 LLVM 不支持的平台构建 Rust 程序的。

这里仍然有一些问题需要解决。需要支持一些属性（attributes），还有要支持生成调试信息。并且生成的代码质量目前有时候不是最优的。还需要做更多的工作来支持新的体系结构。此外还不支持链接时优化（link-time optimization）功能等等。这项工作也需要对 libgccjit 进行一系列的修改，其中大部分改动仍在 review 过程中。

还有一些其他问题，包括需要使用 GCC 的一个 patch 版本，直到所有的修改都被合并到 upstream 之后才可以使用正式版。即便如此，也还需要 backport 这些 patch 才能使用较早的 GCC 版本，因为这对于编译内核是很重要的。

尽管如此，这个项目的进展似乎已经很不错了。Boucher 指出，曾经有一个很活跃的 pull request 打算把 rustc_codegen_gcc 添加到 rustc 编译器中，但现在情况已经变了，在 9 月 29 日就完成了这个 merge。

Native GCC

Philip Herron 接着介绍了 Rust 在 GCC 前端这边的直接支持，也就是 gccrs。这个编译器不是 LLVM 和 GCC 的混合体，而是在 GNU toolchain 中完整实现对 Rust 语言的支持。这项工作是用 C++ 编写的（他认为这样可以更容易达到 bootstrap 需求），并打算成为 mainline GCC 的一部分。它利用了现有的 binutils，并重用了官方的 Rust 库（如 libcore、libstd 和 libproc）。

演讲者再次提出了 "为什么？"的问题。他回答说，他喜欢大项目，所以这个项目看起来很有吸引力。它与 LLVM 中的问题解决方式形成了有趣的对比，这也是一个很好的机会可以用来了解 GCC 是如何处理一种现代的高级语言的。等这个工作完成之后，在 code size、寄存器分配（register allocation）和功耗效率（energy efficiency）方面进行一下对比，这会很有价值。

他说，如果能有一个独立的 Rust 实现，就会有很多好处。与 GCC 紧密结合在一起，这样对于那些希望使用 GCC plugins 的项目来说会很有好处。基于 GCC 的 Rust 编译器将可以使 rustc 在新平台上的 bootstrap 会更加容易。对链接时优化（LTO）的支持也需要得到改善，而这种优化方式如果是使用混合编译器的场景的话，往往效果不怎么好。当然，GCC 也会带来对更多目标架构的支持。

Herron 说，GCC 支持 Rust 的工作早在 2014 年就开始了，但后来停滞不前。该语言的发展速度太快，GCC 的开发者跟不上它的发展。这项工作后来在 2019 年重新启动了，最近对 Rust for the kernel 项目的兴趣正在帮助推动其严谨。而包括 Open Source Security 和 Embecosm 在内的多家公司正在支持基于 GCC 的 Rust 编译器的开发。已经有了一个详细的计划，要在 2022 年底前发布一个 "最小可行产品（minimum viable product）" 编译器。

到目前为止，已经支持了核心数据结构以及大多数的控制流（control-flow），尽管还有一些 control-flow 的工作仍在进行中。泛型（Generics）和特性（trait）解析已经可以生效了。未来的工作包括有 macro、import、不稳定特性和 intrinsics 的支持。有趣的是，目前的编译器已经可以构建 "hello world" 了，但它需要使用所谓的 unsafe code，因为缺乏 macro 支持意味着无法使用 println!()，必须调用 C 语言的 printf() 函数来代替。

计划在未来进一步开展的工作包括有 borrow checker，这将与 Polonius 项目来合作完成；增量编译也在计划中，还有需要将这个前端的支持移植到旧 GCC 版本上去。长远来说，希望这项工作能够帮助推动 Rust 编译器的兼容性测试。

这些会谈的视频可以在 YouTube 上找到。

全文完
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