\chapter{Continuation based C(CbC)}


\section{Continuation based C(CbC)}
Continuation based C(CbC)\cite{CbC}は、当研究室で開発を行っているプログラミング言語である。
CbCは、C言語の下位言語であり、関数呼び出しではなく継続を導入している。
CbCでは、関数の代わりにCodeGearという単位でプログラミングを行う。
CodeGearは入力と出力を持ち、CbCでは引数が入出力になっている。
図\ref{CbC}の様にCodeGearから次のCodeGearへとgotoによる継続で遷移して処理を行い、引数として出力を与える。
\begin{figure}[H]
    \begin{center}
        \includegraphics[width=100mm]{fig/CbC.png}
    \end{center}
    \caption{CbCの遷移}
    \label{CbC}
\end{figure}

CbCには、GCC\cite{gcc}上に実装されたものとLLVM/Clang\cite{llvm}上に実装されたものがある。
GCCとLLVM/Clangで実装されたCbCをARMでCompileするにはCross Compileを行う必要がある。
GCCとLLVMではCbCを動かすのにGCCの方が安定しているのでCbCのGCCのCrossCompile環境を作成する。
このCross Compile環境はSingularityで作成した。



\subsection{GCC}
GCCは GNU Compiler Collectionの略でGNUプロジェクトが開発及び配布している、
C/C++/Object-C などのプログラミング言語のコンパイラ集のことである。

\subsection{LLVM/Clang}
LLVMとは、モジュラー構成及び再利用可能なコンパイラとツールチェーン技術などを開発するプロジェクトの名称である。
ClangはLLVMをバックエンドとして利用するC/C++/Object-Cのコンパイラである。

\subsection{CrossCompile}
Cross Compileは、Compilerが動作している以外のプラットフォーム向けに実行ファイルを生成する機能を持ったCompile手法である。
Raspbery Piでいうと、Raspbian以外のOS環境であらかじめRaspberry PiでCbCが動くようにCross Compileを行う。
そこで生成されたコードをRaspberry Piに移すことで、実行できる様になる。


\subsection{Singularity}
Singularity\cite{singularity}とは、ユーザーが自身の計算環境を完全再現し、保持できる様にしたLinuxコンテナである。
Singularityはマルチユーザーに対応していて、コンテナ内の権限は実行ユーザーの権限を引き継ぐ。
そのため、ユーザーに特別な権限の設定が必要ない。
また、複雑なアーキテクチャとワークフローをサポートできるよう設計されていて、ほぼ全ての環境に適応できる。
さらに、デフォルトで、HOME,/tmp,/proc,/sys,/devがコンテナにマウントされ、サーバー上のGPUを簡単に利用できる。
コンテナイメージはSingularity Image Format(sif)と呼ばれる単一ファイルベースなため、アーカイブや共有が容易である。



\section{CbC on GCC CrossCompile }
Singularityで環境を作成するためにソースコード\ref{src:cbc_gcc_cross}を作成する。

\renewcommand{\lstlistingname}{ソースコード}
\lstinputlisting[language=Bash, numbers=left, breaklines=true, basicstyle=\ttfamily\footnotesize, frame=single, caption=CbC\_gcc\_cross.def, label=src:cbc_gcc_cross]{file/cbc_gcc_cross.def}
defファイルが作成できたらsingularity buildを下記のように行う。
\begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=sif build,caption={singularity build}]
 $ singularity build --fakeroot cbc_gcc_cross.sif cbc_gcc_cross.def
\end{lstlisting}
buildで生成されたsifソースコード\ref{code:cbc_gcc_arm_cross}でCrossCompileを行う。
例としてソースコード\ref{src:hello_cbc}を動かす。

\begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=code:cbc_gcc_arm_cross,caption={singularity上でCrossCompile}]
 singularity shell cbc_gcc_cross.sif
 Singularity> arm-linux-gnueabihf-gcc src/hello.cbc
 Singularity> file a.out
 a.out: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-armhf.so.3, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped
\end{lstlisting}
CrossCompileにより生成されたa.outがARM PlatformのRaspberry Piで実行することができる。


\lstinputlisting[language=Bash, numbers=left, breaklines=true, basicstyle=\ttfamily\footnotesize, frame=single, caption=hello.cbc, label=src:hello_cbc]{file/hello.cbc}