Truffle框架

这两天上网冲浪的时候，偶然发现一个介绍Truffle这个开发编程语言框架的一个影片：

视频比较有意思的就是使用了Graal VM提供的Truffle语言框架区开发了一个编程语言，实现了一些基本的功能，比如四则运算和函数定义。个人看了看，对于想要了解编译器的入门者还是比较有启发的。

我在网上找了个幻灯片，通过sulong幻灯片的描述，我们能看到Graal这个生态系统的构成时这样的：

Graal编译器是一个用Java开发用来替换Hotspot虚拟机里C2编译器的即使编译器，和SubstrateVM配合起来也可以实现AOT。图中看出，多种编程语言都可以通过GraalVM最终获得多种产物，例如二进制可执行文件，各种数据库，甚至是编程语言本身。而输入方则为各种编程语言，例如本身跑在JVM上的Scala, kotlin, java等等。第二类是不运行在JVM但是也运行在其他虚拟机的语言，比如Js，R(这个应该只是解释器)，Ruby，Python（如PyPy）等。第三类是原生编译成机器码的语言，如C, C++, Rust。运行在JVM的语言比较好理解，只要实现一个编译为JVM字节码的前端编译器就行。而像Js这总语言，GraalVM给出了一个Truffle框架，这个框架本质就是一个Java框架，只是它是用来开发编程语言的。用户可以通过这个框架实现AST语法分析树，最终交给Graal编译器编译为二进制，就制造了了一个编程语言。具体而言，我从网上找了个开源项目，类似于：

package nl.node;

import com.oracle.truffle.api.TruffleLanguage;
import com.oracle.truffle.api.dsl.Specialization;
import com.oracle.truffle.api.nodes.NodeInfo;

@NodeInfo(shortName = "*")
public abstract class MulExpression extends NumberBinaryExpression {

    protected MulExpression(TruffleLanguage<?> language) {
        super(language);
    }

    @Specialization(rewriteOn = ArithmeticException.class)
    protected long doLong(long left, long right) {
        return Math.multiplyExact(left, right);
    }


    @Specialization(rewriteOn = ArithmeticException.class)
    protected double doDouble(double left, double right) {
        return left * right;
    }

    @Specialization(rewriteOn = ArithmeticException.class)
    protected double doDoubleLong(double left, long right) {
        return left * (double) right;
    }
    @Specialization(rewriteOn = ArithmeticException.class)
    protected double doLongDouble(long left, double right) {
        return  (double) left * right;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return getLeft()+"*"+getRight();
    }
}

去依赖Truffle框架实现一个乘法符号对应的语义。GraalVM官方为了推这个生态，把上述着这些语言都给重新实现了一遍例如：R（FastR）,Js（GraalJs）,Python（GraalPython）,Python（GraalPython）,Ruby（TruffleRuby）。这些工作量无疑是巨大的，但是基于Graal生态，就可以用比较小的代价统一使用最优秀的编译器和运行时，是很伟大的突破。

对于C, C++, Rust这种纯编译型语言，路径似乎和运行在虚拟机的语言不同。GraalVM统一它们的方式是借助LLVM，可能由于人力的原因没办法再实现它们一次，就一劳永逸，使用Sulong这个工具，将LLVM字节码转化为Truffle框架里的AST语法分析树，再用Graal编译器编译。最终他们的关系可以用这张图叙述：

之后可以抽空了解一下基于Truffle框架如何实现一个简单的编程语言。