ChatGPTで作るCコンパイラ

ChatGPTを使って実験的なCコンパイラを作るという面白いプロジェクトを紹介します。このプロジェクトでは、CコードをChatGPTに渡して、直接x86アセンブリコードを生成するという、少し変わった（ちょっと危険な）ことをしています。

はじめに：なぜAIコンパイラなのか？

通常、プログラミング言語のコンパイラは、ソースコードを解析し、中間表現を経て、最終的にマシンコードを生成する複雑なプログラムです。今回紹介するプロジェクトは、この過程をAIに任せてしまおうという大胆な試みです。

技術的な仕組み

このプロジェクトは、以下の要素で構成されています：

1. シェルスクリプト（chatgcc.sh）
2. OpenAI API
3. GNUアセンブラ（as）とリンカ（ld）

主要なコンポーネント

# プロジェクトの基本構成
chatgcc.sh        # メインスクリプト
test.c           # 入力となるCソースコード
test.asm         # 生成されるアセンブリコード
test             # 最終的な実行ファイル

動作の流れ

1. Cソースコードの読み込み
2. ChatGPTへのプロンプト生成
3. APIを通じたアセンブリコードの生成
4. 生成されたコードのアセンブルとリンク

以下が主要な処理を行うシェルスクリプトの概要です：

# ChatGPTへの指示（プロンプト）
prompt="
You are a C compiler targeting x86_64 assembly. Generate assembly code with the following specifications:
- Make sure you include the _start entry symbol
- Use AT&T/GAS syntax (default GNU assembler syntax)
- Include necessary sections (.text, .data, etc.)
- Include proper function prologue/epilogue
- Handle C standard library functions appropriately
- Include comments explaining key operations
- Target Linux x86_64 platform"

# APIを使用してアセンブリコードを生成
assembly=$(curl https://api.openai.com/v1/... | grep -oP '```assembly\K[^`]*(?=```)')

# アセンブルとリンク
as -o "${filename%.c}.o" "${filename%.c}.asm"
ld -o "${filename%.c}" "${filename%.c}.o"

使い方

1. 事前準備：OpenAI APIキーの設定

export OPENAI_API_KEY="sk-..."

1. コンパイルの実行

./chatgcc.sh test.c

これにより、以下の処理が行われます：

• test.c → ChatGPT → test.asm （アセンブリコード生成）
• test.asm → as → test.o （オブジェクトファイル生成）
• test.o → ld → test （実行ファイル生成）

生成されるアセンブリコードの例

簡単な「Hello, World!」プログラムを例に見てみましょう：

// test.c
int main() {
    puts("Hello, World!");
    return 0;
}

ChatGPTが生成する可能性のあるアセンブリコード：

.section .data
    message: .string "Hello, World!\n"

.section .text
    .global _start

_start:
    # 関数プロローグ
    pushq %rbp
    movq  %rsp, %rbp

    # puts("Hello, World!")相当の処理
    movq  $1, %rax          # write syscall
    movq  $1, %rdi          # stdout
    leaq  message(%rip), %rsi  # メッセージのアドレス
    movq  $14, %rdx         # 長さ（\nを含む）
    syscall

    # プログラムの終了
    movq  $60, %rax        # exit syscall
    xorq  %rdi, %rdi       # status = 0
    syscall

注意点と制限事項

このプロジェクトには以下のような注意点があります：

1. 生成の不確実性

   • ChatGPTの出力は毎回異なる可能性があります
   • 複雑なコードでは正しく動作しない場合があります

2. セキュリティ上の考慮

   • 生成されたコードは検証が必要です
   • 重要なシステムでの使用は避けるべきです

3. パフォーマンス

   • 生成されるアセンブリコードは最適化されていません
   • APIコールのオーバーヘッドがあります

まとめ

このプロジェクトは、AIを活用した実験的な開発の一例です。実用的なツールというよりは、学習とアイデア検証のためのプロジェクトだと思いますが、おもしろいですね

参考文献

• GitHubリポジトリ