███████                                                                          
  ███▒▒▒▒▒███                                                                        
 ███     ▒▒███ ████████   █████ ████ █████ █████                                     
▒███      ▒███▒▒███▒▒███ ▒▒███ ▒███ ▒▒███ ▒▒███                                      
▒███      ▒███ ▒███ ▒███  ▒███ ▒███  ▒▒▒█████▒                                       
▒▒███     ███  ▒███ ▒███  ▒███ ▒███   ███▒▒▒███                                      
 ▒▒▒███████▒   ████ █████ ▒▒███████  █████ █████                                     
   ▒▒▒▒▒▒▒    ▒▒▒▒ ▒▒▒▒▒   ▒▒▒▒▒███ ▒▒▒▒▒ ▒▒▒▒▒                                      
                           ███ ▒███                                                  
                          ▒▒██████                                                   
                           ▒▒▒▒▒▒                                                    
   █████████                                      ███  ████  ████                    
  ███▒▒▒▒▒███                                    ▒▒▒  ▒▒███ ▒▒███                    
 ███     ▒▒▒   ██████  █████████████   ████████  ████  ▒███  ▒███   ██████  ████████ 
▒███          ███▒▒███▒▒███▒▒███▒▒███ ▒▒███▒▒███▒▒███  ▒███  ▒███  ███▒▒███▒▒███▒▒███
▒███         ▒███ ▒███ ▒███ ▒███ ▒███  ▒███ ▒███ ▒███  ▒███  ▒███ ▒███████  ▒███ ▒▒▒ 
▒▒███     ███▒███ ▒███ ▒███ ▒███ ▒███  ▒███ ▒███ ▒███  ▒███  ▒███ ▒███▒▒▒   ▒███     
 ▒▒█████████ ▒▒██████  █████▒███ █████ ▒███████  █████ █████ █████▒▒██████  █████    
  ▒▒▒▒▒▒▒▒▒   ▒▒▒▒▒▒  ▒▒▒▒▒ ▒▒▒ ▒▒▒▒▒  ▒███▒▒▒  ▒▒▒▒▒ ▒▒▒▒▒ ▒▒▒▒▒  ▒▒▒▒▒▒  ▒▒▒▒▒     
                                       ▒███                                          
                                       █████                                         
                                      ▒▒▒▒▒                                          

OnyxCC — C/C++ → RISC-V64 → .onx compiler for OnyxOS

Status: v0.6 — полноценная разработка userspace-софта: автолинковка libonyxc, function-like макросы, termios/math/assert в libc, FP-арифметика с varargs, интеграционные тесты запуска (onx-run эмулятор), 64/64 компиляция + 10/10 runtime. Компилятор собирается как:

• native Linux-бинарник (для разработки вне ОС)
• .onx для запуска внутри OnyxOS (self-hosting)

OnyxCC — это single-pass компилятор C (с заделом под C++) для RISC-V64, написанный на чистом C. Цель — self-hosting: компилятор работает на OnyxOS и умеет собирать сам себя, а также всю userspace-часть ОС. Stage-1 уже достигнут: make selfhost собирает onyxcc_self.onx (11 source files → один self-contained .onx бинарь, готовый к запуску внутри OnyxOS).

Проект написан с нуля, вдохновлён архитектурой tcc (tiny C compiler): минимум памяти, линейное время компиляции, без IR и тяжёлых оптимизаций. Запускается на платах с 512 МБ ОЗУ.

Возможности (v0.5)

• ✅ Лексер C99 + расширения (__attribute__, __asm__)
• ✅ Препроцессор: #include, #define (object-like), #if/#ifdef/#ifndef/#elif/#else/#endif, #pragma once, defined()
• ✅ Парсер C: функции, параметры, локальные переменные, массивы, указатели, struct/union/enum
• ✅ Выражения: арифметика, сравнения, логика, битовые операции, ?:, ,, вызовы функций, sizeof, casts, &, *, ++, --
• ✅ Control flow: if/else, while, for, return, break/continue (частично)
• ✅ Codegen RISC-V64 (RV64IMA): полный набор инструкций I + M extensions, B/J-типы с label fixups
• ✅ Вызов функций по стандартному RISC-V calling convention (a0–a7, ra, sp, fp)
• ✅ Запись .onx v1 (344-байт заголовок + сегменты) — формат совместим с OnyxKernel onx::load()
• ✅ Встроенные __ecall0..3(n, [a, [b, [c]]]) для syscalls без inline asm
• ✅ Multi-file compilation — onyxcc -o prog.onx main.c util.c lib.c (до 16 .c файлов, shared symbol table с per-file static mangling)
• ✅ Self-hosting (stage-1) — make selfhost → onyxcc_self.onx (компилятор компилирует свои 11 source files в один бинарь)
• ✅ switch/case/default (linear compare chain с поддержкой break)
• ✅ goto и labels (как backward, так и forward jumps)
• ✅ Float/double в codegen (RV64 F/D расширения: fadd/fsub/fmul/fdiv, fld/fsd, fmv.w.x/fmv.x.w, fcvt.*)
• ✅ Полные variadic args (...) — va_start/va_arg/va_end builtins
• ✅ &&/|| с short-circuit семантикой
• ✅ Глобальные инициализаторы массивов/строк (включая brace-elided)
• ✅ libonyxc v0.5: _start, printf/fprintf/sprintf/snprintf/sscanf, FILE* buffered I/O (fopen/fread/fwrite/fgets/fputs/fseek/ftell/feof/getline), errno/strerror/perror, time/gmtime/strftime/clock_gettime/nanosleep, signal sets (sigaction/sigprocmask), qsort/bsearch, более 30 string functions, full ctype
• ✅ onyx-ld linker (src/tools/onyx-ld.c) — отдельный тул для линковки .o объектников (формат ONYO) и .a архивов (стандартный Unix ar) в финальный .onx. Поддерживает RISC-V релокации: R_ONYO_64/R_ONYO_32/R_ONYO_HI20/R_ONYO_LO12_I/R_ONYO_LO12_S/R_ONYO_PCREL_HI20/R_ONYO_PCREL_LO12_I/R_ONYO_PCREL_LO12_S/R_ONYO_JAL/R_ONYO_BRANCH.

Что нового в v0.6

• ✅ Автолинковка libonyxc — onyxcc -o prog.onx prog.c просто работает: libc подхватывается автоматически (start/syscalls/stdio/stdlib/string/ ctype/time/termios/math), include-пути регистрируются сами. -nostdlib / -N отключает.
• ✅ Function-like макросы — #x (stringize), a##b (paste), __VA_ARGS__, GNU-расширение , ##__VA_ARGS__.
• ✅ Указатели на функции — параметы, локальные/глобальные переменные, struct-поля, typedef'ы, касты, va_arg(ap, int (*)(void)).
• ✅ Float/double полностью — F/D-кодировки по спеке, FP-параметры в fa0-fa7, FP varargs (отдельная save-area), тернарники/составные присваивания, double-возврат, int↔double конверсии.
• ✅ Критические фиксы кодгена — фрейм (fp=верх фрейма, эпилоги патчатся), spill-система для lhs/rhs, порядок загрузки операндов, switch case-label dispatch, ~x теперь XOR (не −1!), 8-й/16-ричные литералы, [3][4] размерности.
• ✅ onx-run (tools/onx-run.c) — эмулятор RV64IMAFD на хосте: запуск .onx без QEMU, трассировка (ONYXRUN_TRACE/WATCH/FRAME).
• ✅ libonyxc v0.6 — termios.h (tcgetattr/tcsetattr/cfmakeraw), math.h (sqrt/pow/exp/log/sin/cos/tan/atan2/floor/ceil/fmod soft-float), assert.h, __func__/__FILE__, exit() сбрасывает stdio.
• ✅ Интеграционные тесты (scripts/integration-runner.sh) — 10 тестов компиляция+запуск+сравнение вывода: 10/10 PASS.

Что НЕ работает (пока)

• ❌ C++ фронтенд (структура заголовков готова, парсера нет)
• ❌ Режим onyxcc -c (эмиссия .o с релокациями вместо resolved адресов) — пока не реализован в gen.c/emit.c. Линковщик onyx-ld готов принимать .o файлы, но компилятор их ещё не эмитит. Workaround: используйте multi-file режим onyxcc -o prog.onx a.c b.c c.c.
• ❌ Compound literals, designated initializers
• ❌ Inline assembly (заменено на __ecallN builtins)
• ❌ Запуск на реальном Milk-V Duo S (проверено только в QEMU через OnyxOS)
• ❌ C++ templates / classes / namespaces
• ❌ Оптимизации (const propagation, dead code elimination) — single-pass без IR

Архитектура

OnyxCC
├── include/              # Заголовки
│   ├── core/cc.h         # Общие типы, опции, буферы
│   ├── core/compat.h     # Совместимость Linux/OnyxOS freestanding
│   ├── sys/onyxo.h       # .o объектный формат (ONYO magic, version 1)
│   ├── sys/onyx.h        # .onx формат (синхронизирован с OnyxKernel)
│   ├── sys/syscalls.h    # OnyxOS syscall ABI
│   ├── front/lexer.h    # Токены
│   ├── back/pp.h         # Препроцессор
│   ├── core/types.h      # Система типов
│   ├── front/ast.h       # AST nodes + symbol table
│   ├── front/parse.h     # Парсер top-level
│   ├── back/gen.h        # Codegen (single-pass)
│   ├── arch/riscv64.h    # Энкодеры инструкций
│   └── back/emit.h       # .onx writer
├── src/
│   ├── core/             # main.c, util.c, types.c, shim.c (freestanding libc shim)
│   ├── front/            # lexer.c, ast.c, parse.c
│   ├── back/             # pp.c, gen.c (~3400 строк), emit.c
│   ├── arch/             # riscv64.c
│   └── tools/            # onyx-ld.c — отдельный линковщик
├── libonyxc/             # libc v0.5
│   ├── include/          # onyxc.h, stdio.h, stdlib.h, string.h, ctype.h,
│   │                     # time.h, signal.h, errno.h, fcntl.h, unistd.h, limits.h
│   ├── src/
│   │   ├── core/         # start.c (_start), syscalls.c (ecall wrappers)
│   │   ├── io/           # stdio.c (FILE*/printf/scanf), stdlib.c (malloc/qsort),
│   │   │                 # string.c (40+ funcs), strerror.c, time.c
│   │   └── ctype/        # ctype.c
│   └── tests/            # libc_smoke.c (11 tests PASS) + linux_stubs.c
├── tests/                # 58+ тестовых C программ
└── Makefile              # all / hello / onyxcc-riscv / onyxcc-onx / libonyxc /
                          # selfhost-test / selfhost / test-runner

Конвейер компиляции

input1.c input2.c ...
   │
   ▼  pp.c (per file)
preprocessed.c   (макросы раскрыты, #include вставлены)
   │
   ▼  lexer.c (per file)
token stream
   │
   ▼  parse.c + gen.c (single-pass, shared symbol table)
   │  ── g_text, g_rodata, g_data, g_bss (накапливаются между файлами)
   │  ── static symbols получают per-file mangling чтобы избежать коллизий
   │
   ▼  gen_finalize(entry_sym) — после всех файлов
resolved addresses, label fixups applied
   │
   ▼  emit.c
output.onx  (344-байт заголовок + сегменты text/rodata/data/bss)

Подход single-pass: во время парсинга выражений сразу генерируется RISC-V код. AST строится только для top-level declarations и statements; выражения идут напрямую в кодогенератор. Это даёт линейное время компиляции и минимальное потребление памяти.

Формат .onx

include/onx.h синхронизирован с OnyxKernel/kernel/src/proc/onx.rs::load() и OnyxKernel/core/src/formats/header.rs. Используется v1 (344-байтный заголовок, до 8 сегментов). Подробнее — в комментарии к onx.h.

Сборка

На хост-машине (Linux/x86_64) — для разработки вне OnyxOS

cd OnyxCC
make            # собирает ./onyxcc (Linux x86_64 ELF)
make hello      # собирает tests/hello_full.onx
make test       # печатает заголовок .onx

Cross-компиляция для OnyxOS — собственно .onx компилятор

make onyxcc-riscv    # clang-19 → onyxcc.riscv.elf (RISC-V64 ELF)
make onyxcc-onx      # elf2onx  → onyxcc.onx (OnyxOS ring-1 binary)

Требуется clang-19 + lld-19 (для RISC-V target) и elf2onx из OnyxKernel/target/release/elf2onx. Полный pipeline:

# 1. Собрать elf2onx (один раз):
cd ../OnyxKernel && cargo build --release -p onyx_tools

# 2. Собрать onyxcc.onx:
cd ../OnyxCC && make onyxcc-onx

Self-hosting (stage-1 — работает!)

Компилятор может скомпилировать сам себя (stage-1, все 11 source-файлов):

make selfhost-test   # компиляция всех исходников → /dev/null (проверка)
make selfhost        # компиляция → onyxcc_self.onx (178KB)

Результат — onyxcc_self.onx, бинарник OnyxCC, скомпилированный самим OnyxCC. Для запуска требуется OnyxOS (QEMU или Milk-V Duo S).

Использование

# Базовая компиляция
onyxcc -o hello.onx hello.c

# С явным entry point
onyxcc -e _start -o hello.onx hello.c

# Ring 1 (root space)
onyxcc --ring1 -o service.onx service.c

# Include path и макросы
onyxcc -I /usr/onyxc/include -DDEBUG=1 -o prog.onx prog.c

Roadmap

v0.2 — Self-hosting foundation ✅

• Полная поддержка switch/case ✅
• goto и метки ✅
• Глобальные инициализаторы (массивы, строки, struct arrays) ✅
• Variadic arguments (для printf-семейства) ✅
• Self-hosting: компилятор компилирует сам себя (stage-1) ✅
• Float/double в codegen (F/D расширения RISC-V) ✅ (riscv64.c:318-375)
• Линковка нескольких .c в один .onx
• Milestone: onyxcc компилирует сам себя

v0.3 — C++ фронтенд

• Парсер C++ (классы, namespaces, перегрузка, ссылки)
• Шаблоны (минимальные)
• RAII / деструкторы
• new/delete
• Milestone: hello.cpp компилируется

v0.4 — Production-ready

• Оптимизации (constant folding, dead code elimination)
• Inline expansion для маленьких функций
• Отладочная информация (DWARF или собственный формат)
• [ ]picolibc-совместимость
• Milestone: libonyxc + onyxcc собираются на OnyxOS под OnyxOS

Интеграция с OnyxOS

OnyxOS/Makefile может быть расширен:

# in OnyxOS/Makefile
ONYXCC ?= onyxcc
ONYXCC_INCLUDE ?= $(ONYXCC_DIR)/libonyxc/include

bin:
        $(ONYXCC) --ring1 -o bin/init.onx init/init.c
        $(ONYXCC) -o bin/login.onx init/login.c
        $(ONYXCC) -o bin/osh.onx init/osh.c

Лицензия

GPLv3 (в соответствии с лицензией всего проекта OnyxOS).

Связанные репозитории

• OnyxOS — основная ОС, документация
• OnyxBoot — загрузчик на C++
• OnyxKernel — ядро на Rust, формат .onx