[컴파일러] 부트스트래핑 (Bootstraping) 이란?

부트스트래핑의 어원

pull oneself up by one's bootstraps

"자신의 부트스트랩으로 자신을 끌어올리다" 이것은 18, 19세기에 미국에서 사용되던 문구이다. 당시에는 터무니 없거나 불가능한 작업을 시도하거나 주장함을 암시하는데 사용되었는데, 20세기초부터 외부의 도움없이 무언가를 시작하거나 좌절에서 복구한다, 자신의 노력이나 능력만으로 성공하다는 뜻으로 사용되었다. 즉 무에서 유를 창조하는 도전으로 받아들이면 된다.

 

 

 

부트스트래핑과 컴퓨터 과학

본문에 들어가기 앞서, 컴파일러에 대한 사전지식이 필요하다. 다음 링크는 컴파일러의 위키 주소이므로 잘모른다면 한번 읽어보자.

컴파일러 - 나무위키

 

예를들어, Python의 경우 C언어로 작성되었지만 컴파일러(인터프리터)의 일부분은 Python으로 작성되었다. 여기서 뭔가 의문점이 생긴다.

 

Python언어의 컴파일러를 작성하는데  Python을 사용한다고...?!

 

이에 대해서 Chat GPT의 설명을 인용한다.

" 컴파일러는 일반적으로 소스 코드를 받아서 목적 코드로 변환하는 과정을 수행합니다. 하지만 컴파일러 자체도 프로그램이므로, 소스 코드로부터 목적 코드를 생성하는 과정을 거치지 않고는 실행할 수 없습니다. 따라서, 컴파일러를 만드는 경우에는 초기에는 다른 컴파일러나 인터프리터를 사용하여 처음의 컴파일러를 만들게 됩니다.

하지만 부트스트래핑은 이러한 방식을 사용하지 않고, 한번 컴파일러를 만들고 나면 그 컴파일러를 이용하여 새로운 버전을 생성하는 것입니다. 이를 통해 컴파일러의 소스 코드와 목적 코드가 완전히 일치하도록 만들어집니다. 이는 컴파일러가 신뢰성이 높아지고, 버그가 줄어들게 되는 이점이 있습니다.

부트스트래핑이 필요한 이유는, 처음 컴파일러를 만드는 과정에서는 다른 컴파일러나 인터프리터를 사용해야 하는데, 이를 신뢰할 수 있는지에 대한 의문이 생길 수 있기 때문입니다. 따라서, 부트스트래핑을 통해 처음 만들어진 컴파일러와 그 이후에 생성된 컴파일러들이 동일한 동작을 수행할 수 있도록 보장할 수 있습니다. "

즉 컴퓨터과학분야에서 부트스트래핑이란 컴파일러( 또는 어셈블러)를 컴파일하고자 하는 프로그래밍 언어로 작성하는 과정이다.

 

이것은 "닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐" 와 같은 것이다. 즉 X언어를 위한 컴파일러를 얻어야할때 어떻게 첫번째 컴파일러를 X언어로 작성할것이냐 라는 문제가 생기는데, 이를 위한 해결법은 여러가지가 있다.

 

1. 인터프리터 또는 Y언어를 사용하여 X언어를 위한 컴파일러를 작성한다. (최초의 파스칼 컴파일러를 포트란으로 작성)
2. X언어를 위한 또 다른 인터프리터 또는 컴파일러가 Y언어로 작성된다.
3. X언어를 위한 컴파일러의 초창기 버전들은 컴파일러가 존재하는 X언어의 일부만을 사용해서 작성한다. (JAVA, 하스켈 등의 언어)
4. X언어로 컴파일러를 만든 뒤, 직접 컴파일한다. 그다음 그컴파일러를 다시 그 컴파일러의 코드에 적용하여 최적화된 컴파일러를 얻는다.

 

 

 

부트스트래핑의 장점

컴파일러를 부트스트래핑 하는것은 여러가지 장점을 가진다.

 

- 컴파일될 언어에 대해서 중대한 테스트를 진행하는것이다.

- 컴파일러 개발자들은 컴파일 할 언어만 알고있으면 된다.

- 컴파일러의 개발이 컴파일될 해당 고급언어로 이루어질수있다.

- 백엔드 개선이 범용 목적 프로그램뿐만 아니라 컴파일러 자신 또한 개선된다.

- 언어 자신의 목적코드를 재생산해야 하므로, 이는 포괄적인 일관성검사이다.

 

이러한 기술은 셀프 호스팅 컴파일러로 적용되었고, 셀프호스팅 컴파일러를 가지고있는 언어는

 

Ada, BASIC, Burroughs ALGOL, C, C++, C#, Visual Basic .NET, CoffeeScript, Common Lisp, Crystal, Delphi, Eiffel, F#, FASM, 팩터, 팬시, 프리 파스칼, 고, 하스켈, 자바, 머큐리, Modula-2, 님로드, 오베론, OCaml, 파스칼, Perl, PL/I, 파이썬, 러스트, 스킴, 스칼라, 스몰토크, SML, TypeScript, 발라, XPL

 

등이 있다.