crustc: rustc 전체를 C로 변환

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crustc는 rustc 1.98.0-nightly (c712ea946 2026-06-16) 전체를 4,600만 줄 C 코드로 변환한 데모이며, GCC와 make로 빌드하면 동작하는 Rust 컴파일러가 생성됨
기반 도구인 cilly는 Rust를 C로 컴파일하는 Rust 컴파일러 백엔드이며, 이 저장소는 컴파일러가 자기 자신을 컴파일하는 가장 눈에 띄는 쇼케이스로 구성됨
cilly는 대상 C 컴파일러와 플랫폼의 타입 레이아웃, 크기, 정렬, 문자 인코딩, 정수 형식 등을 witness 프로그램으로 질의해, 특정 C 컴파일러가 받아들일 수 있는 C 코드를 생성함
주요 목표는 LLVM/GCC 지원이 없지만 C 컴파일러는 있는 오래되거나 특이한 하드웨어에서 Rust 사용을 가능하게 하는 것이며, TCP로 원격 C 컴파일러와 통신하는 네트워크 투명성도 포함함
현재 생성된 C는 작성자의 워크스테이션 ISA인 ARM64 Linux를 대상으로 하며, cilly 전체 도구체인은 아직 공개 사용 준비가 되지 않았고 최적화 관련 버그도 추적 중임

rustc를 C로 변환한 데모

crustc는 rustc 1.98.0-nightly (c712ea946 2026-06-16)을 4,600만 줄 C 코드로 변환한 저장소임
이 C 코드는 GCC와 make로 빌드할 수 있으며, 빌드 결과는 동작하는 Rust 컴파일러가 됨
실행 예시는 LLVM 라이브러리 경로를 지정한 뒤 ./rustc/rustc --version을 실행해 동일한 rustc 1.98.0-nightly 버전을 출력함
생성된 Rust 컴파일러는 코드 컴파일, core, alloc, std 빌드가 가능함
코드에는 C 코드 외에 일부 C++ LLVM 래퍼가 포함됨
- Rust가 LLVM의 일부 기능을 노출하기 위해 C++를 사용함
- 해당 래퍼는 LLVM 버전에 종속적이고 단독 빌드가 번거로워 미리 컴파일된 상태로 제공됨

cilly의 역할

crustc는 새 Rust-to-C 컴파일러 도구체인인 cilly의 데모/티저임
전체 cilly 도구체인은 사용자의 Rust 코드를 임의의 대상에 맞춰 C로 컴파일하는 것을 목표로 함
이 저장소는 cilly가 컴파일러 자체를 컴파일하는 모습을 보여주기 위해 구성됨
cilly는 Rust 라이브러리이자 Rust 컴파일러 백엔드, 즉 플러그인 형태로 Rust를 C로 컴파일함
작성자는 지난 3년간 Rust를 C로 컴파일하는 작업을 해왔고, rustc_codegen_clr 같은 공개 시도와 여러 비공개 시도 이후 cilly가 14번째 시도라고 밝힘

C 컴파일러에 맞춰 코드를 생성하는 방식

cilly의 주요 특징은 C 컴파일러에 적응한다는 점임
특정 컴파일러와 플랫폼이 무엇을 지원하는지 확인하는 witness 프로그램을 생성할 수 있음
- 예시는 _Thread_local int KEYWORD_TLS_SUPPORTED;이며, 해당 C 컴파일러가 _Thread_local을 지원할 때만 컴파일됨
cilly는 특정 C 컴파일러가 받아들일 수 있는 C 코드를 생성하려고 함
타입 레이아웃, 크기, 정렬, 문자 인코딩, 정수 형식은 질의 대상임
- 문자 인코딩은 ASCII 여부를 확인함
- 정수 형식은 two's complement 여부를 확인함
가능한 경우 폴백을 사용함
ANSI C 밖의 가정을 피하려고 하며, strict aliasing 같은 현대 C 표준 관련 동작에도 우회책을 둠
드물게 (void*)(uintptr_t)(ptr) 왕복 변환 같은 합리적 가정이 필요할 수 있음
- 이런 가정은 문서화하고, 가능하면 CHAR_BIT = 8 같은 assert를 추가함

대상별 C 코드와 ABI 제약

cilly의 출력 C 코드는 컴파일러별임
- Arm64용으로 생성한 cilly C를 riscv32에서 그대로 실행할 수는 없음
- riscv32용 cilly C를 별도로 생성할 수는 있음
이 저장소의 rustc 생성 C는 작성자 워크스테이션의 ISA 때문에 ARM64 Linux를 대상으로 함
cilly가 생성한 코드는 일반 rustc가 컴파일한 코드와 대체로 ABI 호환됨
일부 플랫폼에서는 rustc가 C로 표현할 수 없는 ABI를 선택해 완전한 호환이 어려움
Arm64에서는 구조체 반환 포인터인 sret 때문에 제약이 있음
- 대부분의 플랫폼에서는 sret이 첫 번째 인자와 같은 레지스터로 전달되어 첫 인자를 출력 포인터로 두는 방식이 가능함
- Arm64에서는 sret 포인터가 다른 레지스터로 전달됨
- 네이티브 C 컴파일러가 작은 구조체에 대해 return-by-sret을 선택해야 하지만, 16바이트 미만 작은 구조체에서는 그렇게 하지 않는다고 설명함

오래되거나 특이한 대상 지원

이 프로젝트의 주요 목표는 LLVM/GCC 지원이 없지만 C는 지원하는 오래되거나 특이한 하드웨어에서 Rust를 사용할 수 있게 하는 것임
어떤 프로젝트가 Rust에서 C로 이동하거나 C 프로젝트의 Rust 대안이 만들어질 때, 그런 대상 지원 부족은 Rust의 단점으로 제기될 수 있음
cilly는 rustc와 C 컴파일러를 감싸고 Rust 코드를 즉석에서 C로 변환함
사용자 관점에서는 특정 대상에 사용할 C 컴파일러를 정의하는 방식에 가까움
예시 설정은 sdcc_z180-unknown-none 트리플과 /usr/bin/sdcc, -mz180, --std-c89, -c 인자를 사용함

네트워크 투명성과 원격 C 컴파일러

cilly는 네트워크 투명성을 갖고 TCP를 통해 C 컴파일러와 통신할 수 있음
필요하다면 UART 같은 더 특이한 통신 방식으로 확장될 수 있음
이 방식은 C 크로스 컴파일러가 없는 플랫폼의 부트스트랩 역설을 해결하기 위한 방법임
대상 OS에서 작은 C 서버를 빌드해 실행하고, Linux 같은 일반 플랫폼에서 rustc를 실행한 뒤 cilly가 네트워크로 통신하게 할 수 있음
작성자는 Arm64 Linux에서 rustc를 실행하면서 x86 Plan 9 VM용 작은 Rust 프로그램을 성공적으로 컴파일함
- Plan 9 환경 출력은 gnot osversion 2000 cputype 386임
- /tmp/hello_plan9 실행 결과는 Hello, world!임
- nm 결과에는 rust_begin_unwind 심볼이 표시됨

makefile 생성 기능

cilly는 선택적으로 오브젝트 파일 안에 마커를 삽입하고 IR을 캐시 디렉터리에 저장할 수 있음
이후 해당 마커를 읽어 함수와 전역을 정의 위치별로 나눌 수 있음
이 정보를 바탕으로 makefile이 들어 있는 디렉터리를 생성해, C 컴파일러와 make만으로 Rust를 빌드할 수 있게 함

빌드와 실행 조건

데모 빌드에 사용된 시스템은 Ubuntu 기반 ARM64 Linux임
- 커널 문자열은 Linux spark-2773 6.17.0-1021-nvidia ... aarch64임
사용된 C 컴파일러 정보는 GCC 13.3.0과 Ubuntu LLD 18.1.3임
빌드하려면 올바른 LLVM 라이브러리가 필요하며, 가장 쉬운 방법은 rustup install nightly-2026-06-16으로 해당 nightly를 설치하는 것임
빌드 명령은 LLVM_LIB_DIR로 libLLVM.so.22.1-rust-1.98.0-nightly 경로를 지정해 make -j20을 실행함
CFLAGS는 동작하지만 일부 플래그는 컴파일을 느리게 만들 수 있음
최적화는 권장되지 않음
- 데모가 아직 거칠고 최적화가 문제를 일으킬 수 있음
- 이 규모에서는 최적화에 시간이 많이 걸림
최적화 없이 작성자 머신에서는 몇 분 안에 빌드됨
- 측정값은 937.98s user, 123.77s system, 1352% cpu, 1:18.48 total임
최적화를 켜면 대부분의 코드는 빠르게 지나가지만 일부 큰 Rust 파일에서 막힐 수 있음

테스트와 알려진 문제

빌드 테스트는 LD_LIBRARY_PATH에 nightly LLVM 라이브러리와 ./rustc_driver를 지정하고 ./rustc/rustc --version을 실행하는 방식임
일반 프로그램을 빌드하려면 std를 빌드해야 함
- std가 없으면 error[E0463]: can't find crate for std 오류가 발생함
- 표준 라이브러리 빌드는 BUILDING_STD.md를 참고해야 함
알려진 버그로, 이상한 경로 정규화 문제 때문에 crustc가 빌드된 디렉터리, 즉 저장소 루트에서 실행될 때 크래시할 수 있음
다른 위치에서는 정상 동작함