Zig Cập Nhật: Linker ELF Mới, Tối Ưu Hệ Thống Build Và Cải Tiến API Windows

Nhật ký phát triển của Zig vừa cập nhật những thay đổi quan trọng trên nhánh chính, tập trung vào việc hoàn thiện trình liên kết (linker) ELF mới, tối ưu hóa quy trình build và cải thiện hiệu suất trên nền tảng Windows.

Cải tiến đáng kể cho Linker ELF mới

Trình liên kết ELF mới, ra mắt lần đầu trong Zig 0.16.0, đã đạt được cột mốc quan trọng là có khả năng xây dựng trình biên dịch Zig tự chủ (self-hosted) với các thư viện LLVM và LLD được bật. Điều này đòi hỏi nhiều tính năng phức tạp hoạt động bên dưới nền tảng.

Điểm nổi bật nhất của linker này là hỗ trợ biên dịch tăng dần (incremental compilation) cực nhanh. Trên nền tảng Linux x86_64, người dùng giờ đây có thể thực hiện các bản rebuild tăng dần ngay cả khi liên kết các thư viện bên ngoài hoặc mã nguồn C mà không gặp phải độ trễ hiệu năng. Tính năng này đặc biệt hữu ích cho việc gỡ lỗi (debug) bằng lệnh in, cho phép nhận kết quả trong vài mili-giây.

Tuy nhiên, tính năng tạo thông tin gỡ lỗi DWARF cho mã Zig hiện vẫn chưa được hỗ trợ và sẽ là ưu tiên tiếp theo của đội ngũ phát triển.

Tái cấu trúc hệ thống Build để tăng tốc

Một thay đổi lớn vừa được hợp nhất là tách biệt quy trình "maker" (thực thi) khỏi quy trình "configurer" (cấu hình). Trước đây, tệp build.zig và hệ thống build được biên dịch thành một quy trình duy nhất. Giờ đây:

• Tệp build.zig được biên dịch thành một quy trình nhỏ (configurer) ở chế độ Debug để tạo đồ thị build.
• Đồ thị này được tuần tự hóa thành một tệp cấu hình nhị phân.
• Quy trình cha (zig build) biên dịch bất đồng bộ quy trình thực thi đồ thị (maker) ở chế độ Release.

Thay đổi này giúp zig build nhanh hơn đáng kể vì chỉ logic của người dùng cần được biên dịch lại khi có thay đổi, đồng thời cho phép hệ thống bỏ qua việc chạy lại logic build.zig nếu cấu hình không đổi.

Cải thiện phân giải kiểu dữ liệu và Backend LLVM

Một pull request khổng lồ với 30.000 dòng mã đã tái thiết kế logic phân giải kiểu dữ liệu nội bộ của trình biên dịch Zig. Kết quả là:

• Trình biên dịch trở nên "lười biếng" hơn trong việc phân tích các trường của kiểu dữ liệu, giúp giảm thiểu việc kéo vào các mã không cần thiết.
• Thông báo lỗi cho các "vòng lặp phụ thuộc" (dependency loops) trở nên chi tiết và dễ hiểu hơn nhiều.
• Biên dịch tăng dần được cải thiện lớn, khắc phục nhiều lỗi và loại bỏ vấn đề "phân tích quá mức".

Ngoài ra, backend LLVM cũng đã được cập nhật để hỗ trợ biên dịch tăng dần, giúp giảm thời gian chờ đợi khi gặp lỗi biên dịch.

Quản lý phụ thuộc linh hoạt hơn

Hệ thống quản lý gói của Zig có hai thay đổi lớn:

1. Lưu trữ cục bộ: Các gói được tải về giờ đây được lưu trong thư mục zig-pkg tại thư mục gốc dự án, giúp dễ dàng chỉnh sửa, kiểm tra hoặc phân phối mã nguồn đầy đủ (offline).
2. Cờ --fork: Cho phép người dùng ghi đè bất kỳ gói nào trong cây phụ thuộc bằng một bản fork cục bộ mà không cần sửa tệp cấu hình. Điều này rất hữu ích khi thử nghiệm các bản sửa lỗi từ cộng đồng.

Tối ưu hóa API Windows và dự án zig libc

Zig đang chuyển dịch sang việc ưu tiên sử dụng Native API (như ntdll.dll) thay vì Win32 API (như kernel32.dll) trên Windows. Việc này giúp tránh các cấp phát bộ nhớ thừa, các chế độ thất bại không cần thiết và cải thiện hiệu suất I/O. Ví dụ, các hàm tạo số ngẫu nhiên và I/O tệp hiện gọi trực tiếp vào kernel để đạt hiệu quả cao nhất.

Cuối cùng, dự án zig libc tiếp tục tiến bộ bằng cách thay thế các tệp mã nguồn C bằng các trình bao bọc (wrapper) của Zig. Điều này giúp giảm kích thước cài đặt, tăng tốc độ biên dịch và giảm kích thước nhị phân cho các ứng dụng liên kết tĩnh libc.