Noah VM

📝 소개

Noah VM은 가상머신의 내부 구조와 동작 방식을 깊이 이해하기 위해 설계하고 구현한 프로젝트. C 언어로 컴파일러, 레지스터 기반 가상머신, 렉서, 파서, IR 생성기 등을 직접 개발했다. 토이 언어의 컴파일 및 실행 환경을 구축하며, 언어와 런타임이 저수준에서 어떻게 동작하는지 처음부터 끝까지 직접 설계하고 분석했다.

🌊 흐름

1. 소스 코드 입력
   main.c → 파일에서 코드 로드

2. Lexing
   lexer.c → 토큰화 수행

3. Parsing & Compile
   compiler.c → 토큰을 IR(중간 표현)으로 변환

4. 정적 분석
   analyzer.c → Dead Store Elimination(DSE) 실행

5. 프로그램 로딩
   vm.c → IR을 VM 메모리에 로딩

6. 실행
   vm.c → 가상머신 스택/레지스터 기반으로 IR 실행

7. 후처리
   vm_stack_dump() → 스택 출력 vm_destruct() → 리소스 해제

⚙ 기술

🐛 트러블슈팅

• 더블 프리

  • 가상머신 종료 시 더블 프리 발생
  • LLDB로 변수 값을 라인 단위로 추적한 결과, 해시 테이블에서 중간 노드를 해제할 때 이후 노드에 접근하지 못해 일부 노드가 해제되지 않거나 중복 해제되는 문제 발견
  • 조치: 해시 테이블 순회 및 해제 로직 수정, 노드 연결 구조를 재검토하여 메모리 해제 순서 보완

📚 참고자료

Engineering a Compiler (3rd ed.) by Keith D. Cooper & Linda Torczon

bm - tsoding

📦 사용법

make main
./main ./examples/scope
# 또는 ./examples/ 안의 다른 예제 사용 가능

💡 느낀점

프로그래밍 언어가 어떻게 동작하는지 큰 그림을 이해하는 게 정말 재미있었다. 직접 컴파일러랑 가상머신을 설계하고 만들어보면서 언어 내부 구조나 메모리 동작 방식을 제대로 체감할 수 있었다. 이 과정을 거치면서 하스켈 같은 함수형 언어나 러스트의 오너십 모델이 실제로는 어떻게 구현됐을지 더 궁금해졌다.

앞으로는 내 컴퓨터 ISA인 x86을 기반으로 저수준 컴파일러를 직접 만들어보고 싶다. 레지스터 할당, SSA 같은 최적화 기법도 직접 구현해보고, 궁극적으로는 병렬 컴파일러에 대해서도 알아보고 싶다.