ハイレベルアセンブリ

高水準アセンブリ( HLA ) は、Randall Hydeによって開発された言語で、高水準言語構造の使用を可能にして、初心者と上級アセンブリ開発者の両方を支援します。高度なデータ型とオブジェクト指向プログラミングをサポートします。 Pascal、Ada、Modula-2、C++などのいくつかの高水準プログラミング言語(HLL)に基づいた構文を使用して、読みやすいアセンブリ言語プログラムを作成できるようにし、HLL プログラマが HLA をできるだけ早く習得できるようにします。

HLA は、もともと大学レベルでアセンブリ言語プログラミングを教えるツールとして考案されました。その目的は、学生がアセンブリ言語を学ぶ際に既存のプログラミング知識を活用し、できるだけ早く習得できるようにすることです。アセンブリ言語プログラミング コースを受講する学生のほとんどは、IF、WHILE、FOR などの高レベルの制御フロー構造をすでに学んでいます。HLA を使用すると、学生はそのプログラミング知識をコースの早い段階でアセンブリ言語コーディングにすぐに適用できるため、これらの制御構造の低レベルの形式のコーディング方法を学ぶ前に、アセンブリの他の前提条件となる科目を習得できます。Randall Hyde 著のThe Art of Assembly Language Programming では、この目的で HLA が使用されています。^[1]

HLA v2.x アセンブラは、通常の低レベル アセンブラと同じ低レベル マシン命令をサポートしますが、ハイエンド アセンブラは、IF、WHILE などの高レベル言語のようなステートメントや、構造体(レコード、共用体、クラスなど) などのより高度なデータ宣言ディレクティブもサポートします。

ハイエンドアセンブラの例としては、HLA、Microsoft Macro Assembler (MASM)、Intel x86プロセッサフ​​ァミリのTurbo Assembler (TASM)などがあります。

他のほとんどのアセンブラ ツールとは異なり、HLA コンパイラには、高級言語の容易さで完全なアプリケーションを作成するために使用できる何千もの関数、プロシージャ、マクロを含む標準ライブラリが含まれています。アセンブリ言語ライブラリは新しいものではありませんが、大規模な標準化されたライブラリを含む言語では、プログラマーが独自のライブラリ関数を記述するのではなく、ライブラリ コードを使用するように促されます。

HLA は、他の x86 アセンブラと同じ低レベル マシン命令をすべてサポートします。さらに、HLA の高レベル制御構造は MASM および TASM にあるものに基づいており、これらの HLL のような機能は HLA の登場より数年前から存在していました。HLA では、HLL 制御構造を無視するだけで、他のアセンブラと同様に低レベル アセンブリ コードを簡単に記述できます。Pascal や C(++) などの HLL とは異なり、HLA ではインライン asm ステートメントは必要ありません。HLA では、HLL のような機能は、低レベル命令セットを習得したらこれらのステートメントの使用をやめるという前提で、学習曲線を滑らかにすることで、初心者のアセンブリ プログラマーに学習補助を提供するように見えます。実際には、多くの経験豊富なプログラマーは、低レベル命令セットを習得した後も、HLA、MASM、および TASM で HLL のようなステートメントを使用し続けますが、これは通常、読みやすさを向上させるために行われます。

HLA を使用すると、低レベルのアセンブリ言語プログラミングの退屈さの多くを回避して、高レベルのプログラムを作成することもできます。アセンブリ言語プログラマの中には、HLA がプログラマにこのようなことを許可しているため、HLA を即座に拒否する人もいます^{[引用が必要]}。ただし、高レベルと低レベルの両方のプログラミングをサポートすることで、どの言語でも適用範囲が広がります。

他の x86 アセンブラーと異なる 2 つの HLA 機能、つまり強力なマクロ システム (コンパイル時言語) と HLA 標準ライブラリがあります。

HLA のコンパイル時言語では、言語を簡単に拡張でき、一般的なプログラミングの問題を簡単に解決できる小さなドメイン固有言語を作成することもできます。マクロは、stdout.putプログラミングを簡素化できる洗練されたマクロの良い例です。次のマクロの呼び出しについて考えてみましょう。

stdout.put( "I=", i, " s=", s, " u=", u, " r=", r:10:2, nl );

stdout.put マクロは、各引数を処理して引数の型を判別し、HLA 標準ライブラリ内の適切なプロシージャを呼び出して、各オペランドの出力を処理します。

ほとんどのアセンブラは、何らかのマクロ機能を提供します。HLA が他のアセンブラよりも優れている点は、r:10:2HLA の広範なコンパイル時文字列関数を使用するのと同じようにマクロ引数を処理できることと、HLA のマクロ機能によって変数の型を推測し、その情報を使用してマクロの展開を指示できることです。

HLA のマクロ言語は、特別なコンテキストフリーマクロ機能を提供します。この機能により、開始マクロと終了マクロのペア (および開始マクロと終了マクロの間でのみ使用可能なオプションの中間マクロ呼び出し) を介して、コードの他のセクションにまたがるマクロを簡単に記述できます。たとえば、このマクロ機能を使用して、完全に再帰的にネスト可能な SWITCH–CASE–DEFAULT–ENDSWITCH ステートメントを記述できます。

HLA マクロ機能のコンテキストフリー設計により、これらの switch..case..default..endswitch ステートメントはネストすることができ、ネストされたステートメントによって生成されたコードは外部のステートメントと競合しません。

HLA マクロ システムは、実際には HLAコンパイル時言語(CTL)と呼ばれるより大きな機能のサブセットです。HLA CTL は、HLA プログラム ソース ファイルで使用できるインタープリタ言語です。インタープリタは、HLA ソース ファイルのコンパイル中に HLA CTL ステートメントを実行します。そのため、コンパイル時言語と呼ばれます。

HLA CTL には、#IF、#WHILE、#FOR、#PRINT、代入文などの多くの制御文が含まれています。また、コンパイル時の変数と定数 (レコードや共用体などの構造化データ型を含む) を作成することもできます。HLA CTL には、数百の組み込み関数 (非常に豊富な文字列およびパターン マッチング関数を含む) も用意されています。HLA CTL を使用すると、プログラマは文字列をスキャンして解析するCTLプログラムを作成できるため、埋め込みドメイン固有言語(EDSL、ミニ言語とも呼ばれる) を作成できます。stdout.put前述のマクロは、このような EDSL の例です。put マクロ (stdout 名前空間にあるため、stdout .put という名前) は、マクロ パラメータ リストを解析し、そのオペランドを出力するコードを出力します。

HLA 標準ライブラリは、プログラマーの作業を容易にし、新しいアプリケーションを作成するたびにゼロから始める手間を省く、既成のルーチンとマクロ (上記の stdout.put マクロなど) の広範なセットです。おそらく同じくらい重要なのは、HLA 標準ライブラリを使用すると、プログラマーはソース コードを再コンパイルするだけで、Windows または Linux で実行される移植可能なアプリケーションを作成できることです。プログラミング言語CのC 標準ライブラリと同様に、HLA 標準ライブラリを使用すると、ユーザーは低レベルのオペレーティング システム(OS) 呼び出しを抽象化できるため、HLA がサポートするすべてのオペレーティング システムで同じ OSアプリケーション プログラミング インターフェイス(API) セットを使用できます。アセンブリ言語を使用すると、プログラムが HLA 標準ライブラリ API セットを使用する場合、必要な OS 呼び出しをすべて実行できますが、OS 移植可能なプログラムの作成は簡単です。

HLA 標準ライブラリには、何千もの関数、プロシージャ、マクロが用意されています。リストは時間の経過とともに変化しますが、2010 年半ばの HLA v2.12 では、次のカテゴリの関数が含まれています。

• コマンドライン引数の処理
• 配列（動的）の宣言と操作
• ビット操作
• BLOB（バイナリラージオブジェクト）操作
• 文字操作
• コンバージョン
• 文字セットの操作
• 日付と時刻関数
• オブジェクト指向ファイルI/O
• 標準ファイルI/O
• ファイルシステムの操作機能（削除、名前の変更、ディレクトリの変更など）
• HLA関連の宣言と機能
• HLA オブジェクト Windows ライブラリ: Win32 プログラミング用のオブジェクト指向フレームワーク
• リンクリスト操作
• 数学関数
• メモリの割り当てと管理
• FreeBSD 固有の API
• Linux固有のAPI
• MacOS固有のAPI
• Win32 固有の API
• テキストコンソール機能
• コルーチンのサポート
• 環境変数のサポート
• 例外処理のサポート
• メモリマップファイルのサポート
• ソケットとクライアント・サーバーオブジェクトのサポート
• スレッドと同期のサポート
• タイマー機能
• 正規表現と文脈自由言語のパターンマッチングのサポート
• 乱数ジェネレータ
• リモートプロシージャコールのサポート
• 標準エラー出力関数
• 標準出力関数
• 標準入力関数
• 文字列関数
• テーブル（連想）サポート
• ゼロ終端文字列関数

HLA v2.x 言語システムは、シェルプログラム (Windows では hla.exe など)、HLA 言語コンパイラ (hlaparse.exe など)、低レベル トランスレータ (HLABE または HLA バック エンジンなど)、リンカー( Windows では link.exe、Linux では ld)、Windows 用リソース コンパイラなどのその他のツールを含む、複数のコンポーネントで構成されるコマンド ライン駆動型ツールです。2.0 より前のバージョンは外部アセンブラ バックエンドに依存していましたが、HLA のバージョン 2.x 以降では、バックエンド オブジェクト コード フォーマッタとして組み込みの HLABE を使用します。

HLAシェルアプリケーションは、コマンド ライン パラメータを処理し、HLA システムを構成する各プログラムに適切なファイルをルーティングします。入力.hlaファイルとして、ファイル (HLA ソース ファイル)、.asmファイル (MASM、TASM、FASM、NASM、または Gas アセンブラのソース ファイル)、.objリンカーへの入力用ファイル、および.rcファイル (リソース コンパイラで使用するファイル) を受け入れます。

元々、HLA v1.x ツールはソース コードを中間ソース ファイルにコンパイルし、MASM、TASM、フラット アセンブラ ( FASM )、Netwide アセンブラ(NASM)、またはGNU アセンブラ(Gas) などのバックエンドアセンブラが低レベルのオブジェクト コード ファイルに変換していました。HLA v2.0 では、HLA に低レベルのオブジェクト コード変換を提供する独自のHLA バック エンジン(HLABE) が組み込まれました。ただし、さまざまなコマンド ライン パラメータを使用して、HLA v2.x は HLA ソース ファイルを他のアセンブラのいずれかと互換性のあるソース ファイルに変換する機能も備えています。

HLA バック エンジン (HLABE) は、内部中間言語を低レベルのPortable Executable (PE)、Common Object File Format ( COFF )、Executable and Linkable Format (ELF)、またはMach-Oオブジェクト コードに変換するコンパイラ バックエンドです。HLABEプログラムは、主にデータ (バイト) 出力ステートメント、32 ビットの再配置可能なアドレス ステートメント、x86 制御転送命令、およびさまざまなディレクティブで構成されます。バイトおよび再配置可能なアドレス ステートメントを低レベルのオブジェクト コード形式に変換するだけでなく、HLABE は分岐変位最適化 (分岐命令の可能な限り短い形式を選択する) も処理します。

HLABE は HLA v2.x コンパイラーに組み込まれていますが、実際には別の製品です。パブリック ドメインかつオープン ソースです ( SourceForge.netでホストされています)。

• アセンブラの比較

• Paul Panks (2005 年 6 月 29 日)、HLA: 高水準アセンブリ プログラミング言語、Linux Journal

• 公式サイト
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