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IR 生成

相关源文件

本页面详细介绍了 Sway 编译器中中间表示 (IR) 生成的过程。IR 生成阶段将静态类型的抽象语法树 (AST) 转换为更低级的表示，该表示更接近目标 Fuel VM 字节码，同时仍易于优化。有关从 IR 生成汇编的信息，请参阅汇编生成。

编译流程中的 IR 生成

IR 生成阶段位于 Sway 编译流程中的语义分析/类型检查和汇编生成之间

来源：sway-core/src/ir_generation.rs1-218 sway-core/src/ir_generation/compile.rs1-753

关键组件和工作流程

IR 生成过程使用几个关键组件将类型化 AST 转换为 IR

来源：sway-core/src/ir_generation/compile.rs26-753 sway-core/src/ir_generation.rs120-217

程序级编译

IR 生成的入口点是 compile_program 函数，它接受一个类型化程序 (TyProgram) 并生成一个包含所生成 IR 的 Sway IR 上下文。

编译过程根据程序类型（脚本、谓词、合约或库）略有不同。对于所有程序类型，编译流程包括：

  1. 创建具有相应类型的 IR 模块
  2. 编译常量
  3. 编译可配置项（库除外）
  4. 编译入口函数（如果适用）
  5. 编译 ABI 方法（用于合约）
  6. 编译测试函数

来源：sway-core/src/ir_generation.rs120-217 sway-core/src/ir_generation/compile.rs26-253

函数编译

函数是 Sway 程序的主要构建块。函数编译过程将 TyFunctionDecl 转换为 IR Function。

函数的编译包括：

  1. 将函数参数转换为 IR 类型
  2. 将返回类型转换为 IR 类型
  3. 创建新的 IR 函数
  4. 创建一个 FnCompiler 来编译函数体
  5. 如果需要，添加返回指令
  6. 检查函数纯度

来源：sway-core/src/ir_generation/compile.rs426-693 sway-core/src/language/ty/declaration/function.rs25-671

表达式编译

IR 生成的核心是表达式编译。FnCompiler 提供了多种编译表达式的方法：

表达式编译方法

compile_expression 方法将 TyExpression 转换为 IR Value。它根据表达式变体分派到专门的方法。编译过程处理：

  1. 字面量（数字、布尔值、字符串）
  2. 函数调用
  3. 运算符
  4. 控制流（if、match、循环）
  5. 结构体和数组创建
  6. 存储访问
  7. 以及更多表达式类型

来源：sway-core/src/ir_generation/function.rs324-764 sway-core/src/language/ty/expression/expression.rs25-146 sway-core/src/language/ty/expression/expression_variant.rs24-183

终止符值

某些表达式，例如 return 或 break，会终止控制流。这些表达式通过 TerminatorValue 结构体进行特殊处理，该结构体封装了一个 IR Value 并指示它是否终止控制流。

宏 return_on_termination_or_extract 用于处理终止符值。

macro_rules! return_on_termination_or_extract {
    ($value:expr) => {{
        let val = $value;
        if val.is_terminator {
            return Ok(val);
        };
        val.value
    }};
}

这确保了终止表达式会立即从当前的编译函数返回，而无需进一步处理。

来源：sway-core/src/ir_generation/function.rs65-89

常量求值

IR 生成阶段包含一个常量求值器，用于在编译时计算常量表达式的值。这由 const_eval 模块处理。

常量求值器可以处理多种表达式类型，包括：

  1. 字面量（Literals）
  2. 带有常量参数的函数调用
  3. 带有常量字段的结构体和数组
  4. 元组表达式
  5. 枚举实例化
  6. 常量上的简单操作

常量在 IR 生成过程中用于多个地方，特别是用于数组长度、可配置项和优化。

来源：sway-core/src/ir_generation/const_eval.rs35-810

纯度检查

Sway 函数可以用纯度属性进行标注，以指示它们是否访问存储。在 IR 生成过程中，编译器会检查这些标注是否与函数的实际行为匹配。

纯度检查器检查：

  1. 直接存储访问指令
  2. 带有存储 VM 指令的 ASM 块
  3. 调用不纯函数

如果函数的行为与其纯度标注不匹配，编译器会根据情况发出错误或警告。

来源：sway-core/src/ir_generation/purity.rs30-217

编译缓存

为了避免函数的重复编译，IR 生成器使用 CompiledFunctionCache。

该缓存将函数声明映射到其编译后的 IR 表示。当需要编译函数时，编译器首先检查缓存中是否存在。如果存在，则使用缓存版本；否则，将编译该函数并添加到缓存中。

这对于代码中可能从多个地方调用的库函数尤其重要。

来源：sway-core/src/ir_generation.rs30-118

总结

Sway 编译器中的 IR 生成阶段将类型化 AST 转换为更低级的中间表示，该表示：

  1. 保留原始程序的语义
  2. 更易于优化
  3. 可以直接翻译为汇编和字节码

此转换涉及编译常量、可配置项、函数和测试，并对不同程序类型进行特殊处理。FnCompiler 是核心组件，它递归地将表达式编译为 IR 值，并支持常量求值和纯度检查。

来源：sway-core/src/ir_generation.rs1-218 sway-core/src/ir_generation/compile.rs1-753 sway-core/src/ir_generation/function.rs1-891