Новый бэкенд Aarch64 в Zig: эволюция компилятора и перспективы развития

Крипто-кошельки Налоги и криптовалюта

Язык программирования Zig продолжает стремительно развиваться, завоевывая все большую популярность среди разработчиков благодаря своей эффективности, простоте и современному подходу. Одним из основных событий в развитии Zig накануне 2026 года стала интеграция нового бэкенда для архитектуры Aarch64, которая открывает перед сообществом новые возможности для оптимизации кода и повышения скорости компиляции. История создания нового бэкенда Aarch64 насчитывает немало усилий и талантливой работы, проведенной главным образом Джейкобом Янгом и командой разработчиков под руководством Эндрю Келли. Этот бэкенд задуман как альтернатива существующему решению на базе LLVM, но с акцентом на максимальную производительность и меньшую зависимость от сложных внешних библиотек. С технической точки зрения, новый бэкенд Aarch64 реализован с использованием внутреннего промежуточного представления (MIR), которое разработчики схватили максимально близко к реальному машинному коду.

Это новшество позволяет выполнять кодогенерацию параллельно на нескольких потоках, в отличие от классических реализаций, где кодирование машинных инструкций откладывается до единственного этапа линковки. Такой подход не только ускоряет компиляцию, но и упрощает архитектуру бэкенда, чем похвастаться не может, например, бэкенд x86_64, отличающийся своей сложностью и большим объемом исходного кода. Новый бэкенд прошел значительный этап тестирования, проходя порядка 79% из 1960 тестов поведения, что отражает его зрелость и надежность на данный момент. Для сравнения, бэкенд x86_64 занимает гораздо больше места в кодовой базе и имеет более 200 тысяч строк кода, что свидетельствует о более высокой сложности реализации. Тем не менее, команда разработчиков уверена, что по мере развития новый Aarch64 бэкенд будет только расти и совершенствоваться, добиваясь полного набора необходимых функций и поддержки.

Отдельного внимания заслуживает скорость работы компилятора с новым бэкендом на платформе ARM. В сравнительных бенчмарках, где использовался оптимизационный режим ReleaseSmall без LLVM, компиляция программы «Hello World» занимала в среднем около 32 миллисекунд при использовании нового бэкенда Aarch64, что на 24,8% быстрее по сравнению с аналогичным временем для x86_64. Потребление памяти также оказалось ниже, со снижением на несколько мегабайт, что положительно сказывается на общих ресурсных требованиях процесса компиляции. Важным архитектурным решением, реализованным в новом бэкенде, является двухпроходный анализ живых данных (liveness analysis). Вторая фаза анализа не просто выявляет переменные, нуждающиеся в сохранении, но одновременно генерирует MIR в обратном порядке.

Это уменьшает количество итераций над функциями и позволяет эффективно устранять неиспользуемые инструкции и значения, что значительно упрощает сам процесс кодогенерации и ускоряет его выполнение. Помимо улучшения производительности, команда уделила внимание повышению качества сгенерированного кода и сохранению безопасности. Кодогенерация в Zig всегда была ориентирована на создание компактного и эффективного машинного кода, а внедрение нового бэкенда для Aarch64 обещает дальнейшее улучшение в этом направлении. Несмотря на то что интеграция пока еще не завершена целиком, первые результаты внушают оптимизм и указывают на серьезный потенциал в области разработки для ARM-платформ. Одновременно с внедрением нового бэкенда была проведена значительная работа по параллелизации компиляционного процесса.

Теперь компиляция разбивается не только на семантический анализ и кодогенерацию, выполняющиеся в разных потоках, но и сами задачи кодогенерации могут выполняться параллельно одно с другим. Такой подход позволяет в разы ускорить процесс компиляции больших проектов, сокращая время ожидания для разработчиков, что особенно важно в эпоху быстрой итерации и постоянных обновлений программного обеспечения. Стоит особо отметить, что в отличие от LLVM, который жёстко ограничен в многопоточности из-за большого количества общей глобальной информации, новый бэкенд Zig обладает гибкой архитектурой с изоляцией стадий компиляции. Это снимает существенные ограничения и позволяет эффективно использовать современные многоядерные процессоры, включая популярные ARM-устройства. Нельзя забывать и о том, что при всех своих преимуществах новый бэкенд остается частью открытого проекта, доступного широкой аудитории.

Разработчики Zig предоставляют открытую платформу, которая позволяет сообществу принимать участие в тестировании, выявлении проблем и добавлении новых возможностей. Благодаря этому прогресс происходит быстрее, а язык продолжает развиваться в направлении простоты и удобства использования. Перспективы развития нового Aarch64 бэкенда включают в себя повышение совместимости с различными ARM-архитектурами, улучшение поддержки инструкций и оптимизаций, а также дальнейшее совершенствование инструментов отладки. Также ожидается, что с ростом производительности и стабильности этого backend-а, Zig сможет предложить конкурентоспособный вариант для разработки системного и встроенного софта на ARM-платформах, который по скорости соперничает и зачастую превосходит решения на базе LLVM. Помимо технических характеристик нового backend-а, важно подчеркнуть философскую составляющую, стоящую за развитием Zig.

Язык ставит своей целью дать разработчикам прямой и контролируемый доступ к системным ресурсам без излишних абстракций и накладных расходов. Работа над новым backend-ом для Aarch64 является наглядным примером такой философии — отказ от громоздких и комплексных механизмов в пользу простоты, эффективности и прямой оптимизации на низком уровне. В конечном итоге, внедрение нового backend-а Aarch64 служит не просто расширением функциональности Zig, а важным шагом к будущему, в котором язык станет одним из ведущих инструментов для системного программирования на ARM-устройствах. С востребованностью ARM-процессоров в мобильных, серверных и встраиваемых системах, Zig имеет все шансы занять прочное место в экосистеме разработчиков благодаря своей скорости, надежности и удобству. Таким образом, новый backend Aarch64 является значительным технологическим прорывом для языка Zig, знаменующим новую эру в области компиляции и системного программирования.

Благодаря инновационным архитектурным решениям, превосходной производительности и открытости разработки, он готов к тому, чтобы изменить представление сообщества о том, каким должен быть современный компилятор для ARM-платформ. Проекты на Zig, использующие новый backend, получат возможность создавать быстрый и компактный машинный код, оптимально используемый современными ARM-процессорами. Разработчики по всему миру смогут насладиться более коротким временем компиляции и повысить продуктивность своей работы. Все это вместе раскрывает огромный потенциал новых технологий в Zig и укрепляет его позиции на рынке языков программирования. Стоит следить за последующими обновлениями и улучшениями, которые команда Zig обещает регулярно выпускать.

Уже в ближайшем будущем можно ожидать, что новый backend для Aarch64 станет полностью функциональным, стабильным и будет интегрированным стандартным решением для целевых платформ на базе ARM, открывая дорогу к новым вершинам в мире разработки программного обеспечения.