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FIR (前端 IR)

相关源文件

FIR（前端 IR）是 Kotlin 编译器前端使用的现代中间表示。它充当 PSI（程序结构接口）树生成和编译器后端 IR 阶段之间的桥梁。FIR 提供了一个结构化且类型化的 Kotlin 代码表示，能够进行高级分析、强大的诊断和各种优化。

FIR 架构概述

FIR 被设计为一个模块化系统，包含多个阶段，这些阶段逐步丰富和解析代码表示。

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关键组件

声明解析

由 FirDeclarationsResolveTransformer 实现的声明解析阶段处理 Kotlin 代码中的所有声明。

该转换器处理

  • 属性和字段
  • 函数和构造函数
  • 类、接口和枚举
  • 类型别名和其他声明

声明解析过程解析

  • 可见性、修饰符和其他状态属性
  • 泛型声明的类型参数
  • 返回类型和参数类型
  • 委托和继承关系

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表达式解析

FirExpressionsResolveTransformer 处理表达式解析。

此转换器解析

  • 限定访问表达式（属性访问、方法调用）
  • 函数和构造函数调用
  • 运算符和中缀函数
  • 智能转换和类型操作
  • 字面量、常量和更复杂的表达式

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调用解析

调用解析是一个复杂的过程，由 FirCallResolver 实现。

调用解析过程

  1. 创建调用信息结构
  2. 使用塔解析器查找候选函数/属性
  3. 应用解析阶段来检查每个候选
  4. 处理接收者（调度和扩展）
  5. 处理参数及其类型
  6. 选择最具体的候选
  7. 使用解析的类型信息完成调用

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类型推断

类型推断在整个解析过程中是集成的，但在以下方面尤其重要：

  • 泛型函数调用
  • Lambda 表达式
  • 可调用引用

类型推断系统组件包括：

  • FirCallCompleter：管理整体类型推断过程
  • PostponedArgumentsAnalyzer：处理推迟的参数，如 lambda
  • ConstraintSystemCompleter：完成约束系统
  • FirPCLAInferenceSession：管理推迟的可调用和 Lambda 参数

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解析原子和候选

FIR 解析系统使用几个重要概念：

  1. 解析原子（ConeResolutionAtom）：表示需要解析的实体（表达式、Lambda、可调用引用）

  2. 候选（Candidate）：表示调用的潜在函数或属性匹配，包含

    • 符号（函数或属性）
    • 系统（用于类型推断的约束系统）
    • 替换器（类型替换）
    • 适用性（候选匹配的程度）

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调用完成

调用解析的最后阶段涉及使用解析的类型信息来完成调用。

FirCallCompletionResultsWriterTransformer 负责将调用解析的结果写回 FIR 树。

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测试基础设施

FIR 拥有广泛的测试基础设施以确保正确性。

测试系统包括：

  • 诊断测试：比较 FIR 生成的诊断与预期输出。
  • 轻量级树测试：使用轻量级树而不是完整 PSI 来测试 FIR。
  • 兼容性测试：将 FIR 结果与 K1（遗留前端）结果进行比较。
  • 配置测试：使用不同配置进行测试（类型别名展开、语言版本等）。

来源

与编译器架构的集成

FIR 位于 Kotlin 编译器管道中的 PSI 生成和中间件 IR 之间。

FIR 与 K1（遗留前端）并行工作，但提供了更现代的前端处理方法，具有更好的性能、增量编译支持和改进的诊断。

来源

  • 初始任务描述中提供的 Mermaid 图

总结

FIR（前端 IR）是 Kotlin 编译器的一个关键组件，它在源代码表示和中间件 IR 之间架起了桥梁。通过一系列转换阶段，它解析声明、表达式和类型，提供 Kotlin 代码的完全类型化表示，从而实现精确的诊断和高效的代码生成。