a21_hlx003 のバックアップ(No.15)

HLX-003

(by K, 2021.11.30)

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HLXは、「10日くらいでできる！プログラミング言語自作入門」（→a21_txt01）や、その続編で作った、HL-1～HL-22b（はりぼて言語）をベースに、Kが望む理想の言語を作るプロジェクトです。
HLX-003はその3番目のバージョンです。まあHL-25みたいなものです。
- a21_hlx001 : 最初のバージョン
- a21_hlx002 : 2番目のバージョン

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(1) 概要

HLXは、普通のコンパイラと、JITコンパイラと、普通のインタプリタを一つにまとめたものです。
- 普通のコンパイラ部分はクロス開発可能な仕様になっていて、x64版でx86のコードを出力させたり、x86版でx64ののコードを出させることができます。
- 普通のインタプリタを持っているため、JITコンパイラ部分を使わなければ、かなり多くのアーキテクチャに対応可能です。
hlx_x86_win.exeは76.0KBです。hlx_x64_win.exeは96.0KBです。
C言語っぽい書き方とBASICっぽい書き方の両方に対応しています。
生成コードの質は（処理系が小さいにしては）なかなかよく、ものによっては gcc -O3 にかなり近い速さが出ることもあります。
- JITコンパイラでこんなに速いと、もう普通のコンパイラはいらないんじゃないかという気分になることもあるくらいです（笑）。

[1-1] C言語との互換性を強化しました。
- 使える演算子が増えました。
- forやifで { } を使わないコードブロックにも対応しました。・・・ただし、あいまいさの回避や内部処理の単純化のため、このような簡易コードブロックの中ではforやifの利用を禁じています（普通のコードブロックの中では問題なくforやifが使えます）。
- しかしそれでも、まだまだ完全互換やセルフホストには遠いです。→a21_hlx003_1
[1-2]acl01aに対応しました。
- （註）acl01aについては、こちらで紹介しています。→a21_acl01
[1-3]BASIC風の構文も併用できるようになりました。
- この構文では基本的に全部大文字で記述できます。キーボードに刻印された文字だけでプログラムが作れるので小学生にはわかりやすいだろうと思います。

HLX-BASICの仕様：
- 基本的に小学生が少しでも入力しやすくなる言語を目指す。
- コンマは使うけど、ピリオドはできるだけ使わない（両方あるとすごく混乱する）。
- セミコロンは使うけど、コロンはできるだけ使わない（両方あるとすごく混乱する）。
- カッコも減らす。中括弧は小学生に評判が良くないので使わないようにする。

[1-4]エラー表示を改良しました。
- エラーになった時に、エラーを起こした行を表示するようにしました。

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(2) ダウンロード＆テスト実行

http://k.osask.jp/files/hlx003a.zip (114KB)
http://k.osask.jp/files/hlx003b.zip (114KB)
http://k.osask.jp/files/hlx003c.zip (115KB)[最新版]

Windows用の実行ファイル（32bitと64bit）と、ソースコードと、サンプルのプログラムがいくつか入っています。

起動するとプロンプトが出ます。
```
hlx>run maze2.c
```
とすれば迷路が出てきます。 ESCキーを押せば終了してプロンプトに戻ってきます。
```
hlx>run invader.c
```
とすればインベーダゲームができます。ゲーム中に ESCキーを押せば、ゲームを中断してプロンプトに戻ってきます。
```
hlx>run kcube.c
```
とすればキューブが回転します。何かキーを押せば終了します。

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(3) プログラム例

grd2.c （C言語風）

#include <acl.c>

void aMain()
{
    AWindow *w = aOpenWinEx(16, 16, "gradation", 1);
    int x, y;
    for (y = 0; y < 256; y++) {
        for (x = 0; x < 256; x++)
            aSetPixOpt(w, AOPT_RfCf, x, y, aRgb8(y, x, 0));
    }
    aWait(-1);
}

grd2.txt （BASIC風)

CANVAS 16,16,"gradation";
FOR Y=0,256;
    FOR X=0,256;
        SETPIX@@ RF+CF,X,Y,RGB8(Y,X,0);
    NEXT;
NEXT;
WAIT -1;

他にも多数のプログラム例があります。

a21_edu02	坂道を走ってきれいな石を拾い集めるゲーム（20行）
a21_edu03	ハンバーガーキャッチ・ゲーム（30行）
a21_edu04	ジャンプ・ゲーム（29行）
a21_edu05	タイピングゲーム（31行）
a21_edu06	ロケット操縦ゲーム
a21_edu07	ブロックくずし

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(4) hlxをソースコードからビルドする方法

hlx003c.zip内のhlx.cはaclライブラリを利用する形で書かれています。ですからaclライブラリ（a21_acl01）をインストールして、その上でhlx.cをビルドしてください。他のソースファイル（esvm.cなど）はすべてhlx.cから勝手にインクルードされますので、個別にコンパイルする必要はありません。

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(5) ベンチマーク

mandel_opt.c, Kano-PC (Intel Celeron N4000)

[1～4]hlx003c, hlx_x64_win.exe(96.0KB)
[6～7]gcc version 8.1.0 (x86_64-posix-seh-rev0, Built by MinGW-W64 project)

[8]tinycc 0.9.27 (151KB+23KB)

[1]codemode=2, optmode=0	2.785秒	x64用JITコンパイラ, 速度優先モード
[2]codemode=2, optmode=1	3.626秒	x64用JITコンパイラ, サイズ優先モード
[3]codemode=2, optmode=15	4.679秒	x64用JITコンパイラ, 最適化OFF
[4]codemode=0, optmode=0	18.973秒	インタプリタ実行, 最適化ON
[5]codemode=0, optmode=15	29.051秒	インタプリタ実行, 最適化OFF
[6]gcc -m64 -O0	7.374秒	最適化OFF
[7]gcc -m64 -O3	2.372秒	速度優先モード
[8]tcc -m64	7.482秒

上記は実行時間の比較です。コンパイル時間は測定していません。
[1]と[7]を比べると、hlxは17%ほどgccに負けていると言えます（でも、100KBにも満たないコンパイラにしては、結構頑張っているとも言えます）。

mandel1_opt.c, Kano-PC (Intel Celeron N4000)

（上記性能差が関数のインライン展開の有効無効の差かもしれないので、手動で関数をインライン展開してみました。違いはそれだけです。）
[1～4]hlx003c, hlx_x64_win.exe(96.0KB)
[6～7]gcc version 8.1.0 (x86_64-posix-seh-rev0, Built by MinGW-W64 project)

[8]tinycc 0.9.27 (151KB+23KB)

[1]codemode=2, optmode=0	2.773秒	x64用JITコンパイラ, 速度優先モード
[2]codemode=2, optmode=1	3.613秒	x64用JITコンパイラ, サイズ優先モード
[3]codemode=2, optmode=15	7.266秒	x64用JITコンパイラ, 最適化OFF
[4]codemode=0, optmode=0	27.322秒	インタプリタ実行, 最適化ON
[5]codemode=0, optmode=15	52.456秒	インタプリタ実行, 最適化OFF
[6]gcc -m64 -O0	5.038秒	最適化OFF
[7]gcc -m64 -O3	1.932秒	速度優先モード
[8]tcc -m64	5.044秒

上記は実行時間の比較です。コンパイル時間は測定していません。
[1]と[7]を比べると、hlxは44%ほどgccに負けていると言えます（それでもやっぱり、100KBにも満たないコンパイラにしては、結構頑張っているとも言えます）。

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(6) バージョンアップ履歴

hlx003a → hlx003b :
- acl01bに対応。
- 細かいバグ修正。
- エラー行の特定に失敗するケースを減らした。

hlx003b → hlx003c :
- C言語風の記法でまともに動かなくなっていたバグを修正。
- for文のエラー検出能力を改善。

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こめんと欄

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HLX-003

(0)

(1) 概要

(2) ダウンロード ＆ テスト実行

(3) プログラム例

(4) hlxをソースコードからビルドする方法

(5) ベンチマーク

(6) バージョンアップ履歴

こめんと欄

(2) ダウンロード＆テスト実行