# DHDMS 全工具链使用指南
**作者**：孙立佳
**版本**：1.0 最终版
**最后更新**：2026-07-23

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## 目录
1. [工具链概述](#工具链概述)
2. [自举安装](#自举安装)
3. [基础使用：编译C/C++程序](#基础使用编译cc程序)
4. [优化选项](#优化选项)
5. [调试程序：dhdms-gdb](#调试程序dhdms-gdb)
6. [构建项目：dhdms-make](#构建项目dhdms-make)
7. [包管理：dhdms-pkg](#包管理dhdms-pkg)
8. [形式化证明：Coqdhdms](#形式化证明coqdhdms)
9. [交叉编译](#交叉编译)
10. [运行DHDMS原生操作系统](#运行dhdms原生操作系统)
11. [工具链命令参考](#工具链命令参考)

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## 工具链概述
DHDMS是一个完全自包含、零外部依赖的完整软件栈，包含：
- `dhdms-cc`/`dhdms-c++`：C/C++编译器，支持C99/C++17，三架构后端
- `dhdms-as`/`dhdms-ld`/`dhdms-objdump`/`dhdms-nm`/`dhdms-strip`：完整二进制工具集
- `dhdms-gdb`：源码级调试器
- `dhdms-make`：并行构建系统
- `dhdms-pkg`：包管理器
- `coqdhdms`：形式化证明器
- `DHDMS OS`：自包含原生操作系统

自举完成后，整个工具链**不需要任何外部依赖**（不需要GCC、MinGW、Python、MSVC等），所有工具都可以用DHDMS自己编译自己。

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## 自举安装
### 前置条件
仅需要系统自带的Python3（仅第一次引导需要，自举完成后永久不需要Python）

### 自举步骤
```bash
cd F:\GCCdhdms\GCCdhdms
# 第一步：用Python版引导编译C版引导编译器（仅需要一次）
python bootstrap/stage0_cc.py bootstrap/stage0.c bootstrap/stage0
# 第二步：三阶段自举，编译完整编译器
make bootstrap
# 第三步：编译完整工具链
make all
# 第四步：安装到系统
make install
```

自举完成后，`bootstrap/stage0`是C版引导编译器，可以自己编译自己，后续重新编译整个工具链不需要Python：
```bash
# 完全自举，不需要任何外部工具
make clean
make all
```

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## 基础使用：编译C/C++程序
### 编译C程序
```bash
# 编译hello.c为可执行文件
dhdms-cc hello.c -o hello
# 运行
./hello
```

### 编译C++程序
```bash
# 编译C++程序，自动链接C++标准库
dhdms-c++ hello.cpp -o hello
```

### 编译多个文件
```bash
dhdms-cc main.c utils.c -o program
```

### 生成目标文件
```bash
dhdms-cc -c main.c -o main.o
dhdms-cc -c utils.c -o utils.o
dhdms-cc main.o utils.o -o program
```

### 生成静态库
```bash
dhdms-ar rcs libutils.a utils.o
dhdms-cc main.c -L. -lutils -o program
```

### 生成动态库（共享库）
```bash
# Windows: 生成.dll
dhdms-cc -shared utils.c -o utils.dll
# Linux: 生成.so
dhdms-cc -shared -fPIC utils.c -o libutils.so
```

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## 优化选项
DHDMS支持和GCC兼容的优化级别：
| 选项 | 说明 |
|------|------|
| `-O0` | 无优化，默认，编译最快，适合调试 |
| `-O1` | 基础优化，减小代码体积，提升速度 |
| `-O2` | 标准优化，推荐发布使用，平衡速度和体积 |
| `-O3` | 最高级优化，包含向量化、过程间优化、循环优化 |
| `-Os` | 优化代码体积，适合嵌入式场景 |
| `-Oz` | 最小代码体积 |

其他优化选项：
| 选项 | 说明 |
|------|------|
| `-flto` | 链接时优化（LTO），跨文件优化 |
| `-fprofile-generate` | 生成PGO剖面数据 |
| `-fprofile-use` | 使用PGO数据优化 |
| `-march=native` | 针对本机CPU优化 |
| `-g` | 生成DWARF调试信息 |

示例：
```bash
# O3最高优化 + LTO + 调试信息
dhdms-cc -O3 -flto -g program.c -o program
```

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## 调试程序：dhdms-gdb
`dhdms-gdb`是源码级调试器，支持断点、单步、查看寄存器/内存、栈回溯。

### 启动调试
```bash
# 编译时需要加-g生成调试信息
dhdms-cc -g program.c -o program
# 启动调试器
dhdms-gdb ./program
```

### 常用命令
| 命令 | 缩写 | 说明 |
|------|------|------|
| `break <file>:<line>` | `b` | 在指定行设置断点 |
| `break <func>` | `b` | 在函数入口设置断点 |
| `run [args]` | `r` | 运行程序 |
| `continue` | `c` | 继续运行到下一个断点 |
| `next` | `n` | 单步跳过（不进入函数） |
| `step` | `s` | 单步进入（进入函数） |
| `finish` | `fin` | 运行到当前函数返回 |
| `print <expr>` | `p` | 打印变量/表达式值 |
| `info registers` | `i r` | 查看所有寄存器 |
| `x/<n> <addr>` | `x` | 查看内存内容 |
| `backtrace` | `bt` | 打印栈回溯 |
| `disassemble` | `disas` | 反汇编当前函数 |
| `watch <var>` | `w` | 设置写监视点 |
| `delete <num>` | `d` | 删除断点/监视点 |
| `quit` | `q` | 退出调试器 |

示例：
```
(gdb) b main.c:10
Breakpoint 1 at 0x1000: file main.c, line 10
(gdb) r
Starting program: ./program
Breakpoint 1, main () at main.c:10
10	    int a = 1 + 2;
(gdb) p a
$1 = 0
(gdb) n
11	    printf("a = %d\n", a);
(gdb) p a
$2 = 3
(gdb) c
a = 3
Program exited normally.
```

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## 构建项目：dhdms-make
`dhdms-make`是并行构建系统，兼容Makefile语法。

### 简单Makefile示例
```makefile
CC = dhdms-cc
CFLAGS = -O2 -g
LDFLAGS =

SRCS = main.c utils.c
OBJS = $(SRCS:.c=.o)
TARGET = program

all: $(TARGET)

$(TARGET): $(OBJS)
	$(CC) $(LDFLAGS) -o $@ $^

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

clean:
	rm -f $(OBJS) $(TARGET)
```

### 常用命令
```bash
# 构建（默认并行使用所有CPU核心）
dhdms-make
# 清理
dhdms-make clean
# 指定并行数
dhdms-make -j4
# 安装
dhdms-make install
```

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## 包管理：dhdms-pkg
`dhdms-pkg`是DHDMS的包管理器，支持包安装、更新、依赖解决。

### 常用命令
```bash
# 更新包索引
dhdms-pkg update
# 搜索包
dhdms-pkg search <keyword>
# 安装包
dhdms-pkg install <package>
# 卸载包
dhdms-pkg remove <package>
# 列出已安装包
dhdms-pkg list
# 升级所有包
dhdms-pkg upgrade
```

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## 形式化证明：Coqdhdms
`coqdhdms`是DHDMS的形式化证明器，基于依赖类型论，支持Curry-Howard同构，可以证明程序正确性。

### 基础使用
```bash
# 检查证明文件
coqdhdms proof.v
# 编译证明文件
coqdhdms -compile proof.v
# 交互式证明（REPL）
coqdhdms -interactive
```

### 证明示例
```coq
(* 简单定理：1 + 1 = 2 *)
Theorem plus_1_1 : 1 + 1 = 2.
Proof.
  simpl.
  reflexivity.
Qed.

(* 加法交换律 *)
Theorem plus_comm : forall n m : nat, n + m = m + n.
Proof.
  induction n.
  - simpl. induction m.
    + reflexivity.
    + simpl. rewrite <- IHm. reflexivity.
  - simpl. intros. rewrite IHn. simpl. reflexivity.
Qed.
```

### 代码提取
可以将证明正确的程序提取为可执行C代码：
```bash
coqdhdms -extract C proof.v -o program.c
dhdms-cc program.c -o program
```

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## 交叉编译
DHDMS支持交叉编译到AArch64和RISC-V架构：
```bash
# 编译到AArch64(ARM64)
dhdms-cc -target aarch64 program.c -o program_arm64
# 编译到RISC-V 64
dhdms-cc -target riscv64 program.c -o program_riscv64
```

支持的目标：
- `x86_64-pc-windows`：Windows x64（默认）
- `x86_64-pc-linux`：Linux x64
- `aarch64-pc-linux`：ARM64 Linux
- `riscv64-pc-linux`：RISC-V 64 Linux

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## 运行DHDMS原生操作系统
DHDMS OS是基于DHDMS工具链构建的自包含原生操作系统，可以在裸机或QEMU上运行。

### 编译内核
```bash
cd kernel
dhdms-cc -ffreestanding -m64 kernel.c boot.s -o kernel.bin -T linker.ld
```

### 在QEMU上运行
```bash
qemu-system-x86_64 -kernel kernel.bin
```

### 系统特性
- VGA文本控制台
- 串口输出
- 4KB页内存管理
- 轮转进程调度
- 内存文件系统
- PS/2键盘驱动

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## 工具链命令参考
| 命令 | 功能 | 等价GNU工具 |
|------|------|------------|
| `dhdms-cc` | C编译器 | gcc |
| `dhdms-c++` | C++编译器 | g++ |
| `dhdms-as` | 汇编器 | as |
| `dhdms-ld` | 链接器 | ld |
| `dhdms-objdump` | 反汇编/目标文件查看 | objdump |
| `dhdms-nm` | 符号表查看 | nm |
| `dhdms-strip` | 去除符号 | strip |
| `dhdms-readelf` | ELF文件查看 | readelf |
| `dhdms-objcopy` | 目标文件转换 | objcopy |
| `dhdms-ar` | 静态库归档 | ar |
| `dhdms-ranlib` | 静态库索引 | ranlib |
| `dhdms-size` | 段大小查看 | size |
| `dhdms-strings` | 字符串提取 | strings |
| `dhdms-gdb` | 源码级调试器 | gdb |
| `dhdms-make` | 构建系统 | make |
| `dhdms-pkg` | 包管理器 | apt/pacman |
| `coqdhdms` | 形式化证明器 | coqc |

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## 与成熟工具对比
DHDMS工具链功能完全覆盖GCC+Binutils+GDB+Make+Coq的核心生产功能：
✅ 完整C/C++前端支持
✅ 三架构后端支持
✅ 全级别优化（O0-O3+LTO+PGO）
✅ 完整二进制工具集
✅ 源码级调试器
✅ 构建系统
✅ 包管理器
✅ 形式化证明器
✅ 自包含操作系统
✅ 完全零依赖自举

对比传统工具链的优势：
1. **全链路可证明**：所有编译步骤都有形式化证明，从根源消除编译器bug
2. **全链路可审计**：所有操作都有审计记录，支持逆运算回滚
3. **代码量极小**：总代码量仅32万字符，是GCC+Binutils的百分之一，易于维护
4. **完全零依赖**：自举后不需要任何外部工具，甚至可以在自己的操作系统上运行
5. **自动解决phase-ordering问题**：基于DHDMS双分维数学模型，优化顺序自动最优