Андреас Румпф (Andreas Rumpf, Araq), автор языка программирования Nim, опубликовал серию отчётов о прогрессе разработки компилятора Nimony, создаваемого как основа для будущего релиза Nim 3.0. На данный момент уже доступен восьмой отчёт. Ключевое достижение последнего времени - переход к самокомпиляции: весь стек инструментов, включая фронтенд, прослойку (middle-end), оптимизатор и бэкенд, теперь может быть собран самим Nimony. Дополнительно реализованы JavaScript-бэкенд, поддержка всех четырёх актуальных режимов управления памятью и работа на платформе FreeBSD. Код проекта написан на Nim и распространяется под лицензией MIT.

Nimony - новая реализация языка Nim, практически не использующая кодовую базу существующего компилятора: с нуля написаны семантический анализ, обобщённые процедуры, разворачивание шаблонов, управление памятью и генерация кода. Цели проекта - инкрементальная перекомпиляция, полностью параллельные сборки, отказ от обязательных предварительных объявлений процедур и типов, типобезопасные дженерики и единая модель конкурентности на основе продолжений (continuations). Этапы компиляции обмениваются данными через текстовый формат NIF, а вместо исполнения макросов в виртуальной машине применяются плагины, компилируемые в нативные исполняемые файлы.

Основные изменения за прошедшие месяцы:

• Самокомпиляция и бэкенды
  • Бэкенд nativenif портирован и собирается при помощи Nimony. Вся цепочка инструментов, от фронтенда до генератора нативного кода, компилируется самим Nimony.
  • Архитектура перестроена вокруг промежуточного представления NJ ("No Jumps"), не содержащего операции break, continue и goto. NJ развивается для использования во фронтендах Nimony и Nim 2.x (текущей версии) и обеспечивает генерацию кода для C/C++, JavaScript и нативных бэкендов x86-64 и ARM64.
  • Добавлен JavaScript-бэкенд, включаемый подкомандой j (nimony j file.nim).
  • NIFC переименован в Leng для устранения постоянной путаницы между NIF и NIFC.
  • Обеспечена сборка DLL, позволяющая разрабатывать части программ на Nimony и подключать их к проектам на Nim 2.x,
  • Добавлена поддержка FreeBSD.
• Управление памятью
  • В дополнение к имевшимся режимам управления памятью ARC и atomicArc портированы ORC и YRC. Доступна возможность подключения собственных реализаций через переключатель mm:<путь>.
  • По умолчанию задействованы типы ref и ptr, не допускающие значения nil. Для совместимости со старым кодом предназначена прагма {.feature: "lenientnils".}.
  • Среда выполнения доработана для устойчивости к нехватке памяти (OOM - out-of-memory).
• Языковые возможности и стандартная библиотека
  • Реализованы суммарные типы (sum types) и сопоставление с образцом (pattern matching), на основе которых в стандартную библиотеку добавлены типы Opt[T] и Result[T, E] для поддержки функциональной парадигмы программирования.
  • Проверка диапазонов выполняется полностью на этапе компиляции: если корректность неявного преобразования не удаётся доказать, компиляция завершается ошибкой.
  • Семантика break и block приведена к поведению Nim 3 (RFC 576).
  • Реализованы явные циклические зависимости между модулями.
  • Решено допустить классические исключения в виде ref object с подтипами (heap-based exceptions) для совместимости с Nim 2.
  • Сохранена работоспособность макросов: std/macros отображается на систему плагинов Nimony, что позволяет использовать существующий код метапрограммирования без переписывания.
  • Добавлена параллельная форма цикла for ("for i in 0 || 1"), реализованная в виде плагина, интегрированного с пулом потоков и циклом событий. Корректность доступа к результатам проверяется статически:

    
     import std / [parfor, syncio]
    
     proc pfib(n: int): int =
       if n { 2:
         return n
       
       var r = [0, 0]
       for i in 0 || 1: # итерации выполняются параллельно
         r[i] = pfib(n - 1 - i)
       
       result = r[0] + r[1]
    

  • В стандартную библиотеку добавлены модули httpclient с собственной реализацией TLS, complex, base64 и heapqueue, а также sort. Блокировки переведены на вызовы, не зависящие от libc.
• Инженерные улучшения
  • Кодовая база компилятора переведена на nifcore, очередную итерацию API для работы с NIF, что снизило потребление памяти.
  • Для повышения безопасности работы с памятью во внутренних структурах NIF задействован подсчёт ссылок и режим copy-on-write.
  • Реализована проверка плагинов перед выполнением. Для проверки во время разработки плагинов поставляется линтер.
  • Реализованы совместимые с Nim прагмы .compile, .link, .intdefine, .booldefine и .strdefine. Прагма .build сделана независимой от инструментария сборки, а новая прагма .bundle позволяет подключать собственные бэкенды, работающие поверх Leng.

При тестировании потребления памяти на системе с чипом Apple M1 самый требовательный к памяти процесс фронтенда занимает 45 МиБ, бэкенда - 111 МиБ, а суммарное потребление при восьми одновременно работающих процессах достигает 171 МиБ. Сборка тех же компонентов компилятором Nim 2 требует примерно в пять раз больше памяти, что в значительной мере обусловлено применением clang.

Целью на текущий год в README проекта названа готовность компилятора к промышленному использованию для проектов, укладывающихся в задокументированный набор возможностей. В начале года темп разработки снизился из-за параллельной работы над системой инкрементальной компиляции в Nim 2. Модуль httpclient с собственной реализацией TLS создан для отработки применения Nim в роли встроенного ассемблера.