zcc — Zenit C Compiler

Kompilator C (C99–C23) napisany w Nim, będący domyślnym backendem C dla dystrybucji Zenit Linux oraz — co ważne — dobrym, natywnym backendem C dla samego kompilatora Nim (który i tak transpiluje do C i potrzebuje zewnętrznego kompilatora, żeby zbudować binarkę).

Dlaczego to ma sens

Nim domyślnie generuje .c i woła gcc/clang/tcc żeby je zbudować. zcc ma być tą trzecią opcją, ale zoptymalizowaną pod kod generowany przez nim c (mnóstwo małych funkcji, charakterystyczne wzorce alokacji, goto-heavy control flow z systemu wyjątków Nima) — szybsza kompilacja tego konkretnego stylu C niż ogólny gcc, plus lepsze błędy.

Założenia

• Standardy: -std=c99|c11|c17|c23 (domyślnie c17, jak nowoczesny gcc).
• Linkowanie: statyczne domyślnie. Dynamiczne wymaga -dynamic (alias --dyn-link).
• Zgodność CLI z gcc dla podzbioru flag, których używa Nim (-c, -o, -I, -D, -l, -L, -O0..3, -g, -fPIC, -pthread...) — dzięki temu można go podpiąć pod Nima bez modyfikowania samego Nima, przez nim.cfg:

  cc = gcc
  gcc.exe = zcc
  gcc.linkerexe = zcc
  

  Docelowo (etap dalszy): natywny wpis zcc w compiler/extccomp.nim Nima, żeby nie udawać gcc.
• Napisany w Nim: bootstrap trywialny, bo Nim już istnieje — nie trzeba etapu "stage0 w C". Kompilujemy zcc od razu przez nim c.

Struktura

zcc.nimble
src/
  main.nim         # CLI, dispatch (driver)
  options.nim       # parsowanie flag, config kompilacji
  lexer/            # tokenizer C
  preprocessor/     # #include/#define/#if.../#pragma once
  parser/           # AST C + recursive-descent parser + pretty-printer
  sema/             # scoping, diagnostyka semantyczna (-fsyntax-only)
  codegen/          # backend x86-64 (asembler AT&T) -> as -> ld
  linker.nim        # wywołanie as/ld, lokalizacja crt/libc, diagnostyka linkera
  target.nim        # architektura/ABI docelowa, lokalizacja toolchaina hosta
docs/
  ARCHITECTURE.md
  ROADMAP.md
tests/
  c/                # przypadki testowe .c per standard (c99../c23)
  nim_integration/  # testy "zbuduj prawdziwy projekt Nim przez zcc"

Build

nimble build          # -> ./zcc
./zcc --version

Szczegóły architektury: docs/ARCHITECTURE.md Plan etapów: docs/ROADMAP.md

Status

✅ Działa - "hello world" kompiluje się i uruchamia naprawdę. Preprocesor, parser, sema i codegen (x86-64 Linux, przez as/ld) są wpięte w pełen pipeline. ./zcc program.c -o program && ./program produkuje prawdziwy plik ELF, statycznie linkowany domyślnie, z działającym printf i resztą libc. Zweryfikowane end-to-end (w tym rekurencja, struktury, wskaźniki, enum+switch, wskaźniki do funkcji, float/double przez SysV XMM — arytmetyka, porównania, przeplatane wywołania wariadyczne typu printf("%d %f", i, d)) w tests/run_tests.nim.

Uczciwie: to wciąż "MVP" bez optymalizacji (prosty model stack-machine, nie alokator rejestrów) i ze świadomymi lukami - struct/union nie mogą być przekazywane ani zwracane przez wartość w wywołaniach funkcji, -shared nieobsługiwane, tylko target x86_64-linux generuje kod. Każda z tych luk zgłasza czytelny błąd kompilacji, nigdy nie psuje kodu po cichu. Pełna, aktualna lista: nagłówek komentarza w src/codegen/codegen.nim i docs/ROADMAP.md (etap 3).

./zcc program.c -o program && ./program   # pełna kompilacja + link + uruchomienie
./zcc -c plik.c -o plik.o                 # tylko obiekt (bez linkowania)
./zcc -S plik.c -o plik.s                 # tylko asembler (do inspekcji)
./zcc -fsyntax-only plik.c                # sparsuj + sprawdź semantycznie, bez codegenu
./zcc --dump-ast plik.c                   # jak wyżej + wypisz drzewo AST
./zcc -E plik.c                           # tylko preprocesor
nimble test                                # pełny zestaw testów (w tym end-to-end codegenu)

Dodatkowo zaimplementowane jako flagi/moduły niezależne od parsera: hardening (--hardened=), sanitizery (-fsanitize=), cross-compilation (--target=), LTO (--lto=), reproducible builds (--reproducible), -MM/-MMD, cache builda (realnie spięty z -c/link), config projektu (zcc.toml), plugin API (--plugin=). Szczegóły i uczciwa lista ograniczeń każdego: docs/ARCHITECTURE.md.