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2026-06-10 18:10:52 +08:00
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@@ -0,0 +1,578 @@
+# NGRA → HIR → SSA → LLVM 设计笔记
+
+## 当前结论
+
+NGRA 不应直接承担完整 SSA 构建与数据流分析职责。
+
+NGRA 的职责是：
+
+* Token 分析
+* 岛屿压缩（Island Compression）
+* 结构识别
+* 局部语义绑定
+* 元数据传播
+* AST 构建
+
+SSA 的职责是：
+
+* CFG 构建
+* Def-Use 分析
+* Phi 插入
+* Value Versioning
+* 全局优化
+
+---
+
+# 总体架构
+
+推荐架构：
+
+```text
+Source Code
+    ↓
+NGRA
+    ↓
+五角星AST
+    ↓
+HIR（寄存器式）
+    ↓
+CFG
+    ↓
+SSA
+    ↓
+LLVM IR
+    ↓
+LLVM Backend
+    ↓
+Native Code / SPIR-V / CUDA
+```
+
+而不是：
+
+```text
+AST
+ ↓
+直接LLVM IR
+```
+
+原因：
+
+LLVM IR 过于底层。
+
+NGRA 与语言语义高度相关。
+
+中间需要一个：
+
+```text
+Language HIR
+```
+
+作为桥梁。
+
+---
+
+# 五角星AST职责
+
+五角星AST承担：
+
+```text
+Syntax
+
+Metadata
+
+Partial Semantic
+```
+
+信息。
+
+节点包含：
+
+```csharp
+Parent
+Prev
+Next
+Left
+Right
+```
+
+同时可附带：
+
+```csharp
+Type
+Symbol
+Attribute
+SourceSpan
+Flags
+```
+
+因此无需再构造独立 Bound AST。
+
+---
+
+# SCG（Semi Context Grammar）
+
+SCG 不等于 SSA。
+
+SCG 只负责：
+
+## 1. 声明语义
+
+例如：
+
+```csharp
+class Foo : Bar
+```
+
+直接得到：
+
+```text
+Foo
+Bar
+Inheritance
+```
+
+---
+
+## 2. Token级语义
+
+例如：
+
+```csharp
+123
+```
+
+立即得到：
+
+```text
+Int32
+```
+
+例如：
+
+```csharp
+int a = "abc";
+```
+
+立即报错。
+
+---
+
+## 3. 局部表达式语义
+
+例如：
+
+```csharp
+int + float
+```
+
+归约时：
+
+```text
+Implicit Conversion
+Operator Resolution
+```
+
+直接完成。
+
+---
+
+## 4. 上下文元数据
+
+允许读取：
+
+```text
+当前岛屿
+父岛屿
+全局声明表
+```
+
+中的信息。
+
+例如：
+
+```csharp
+namespace A
+{
+    class B
+}
+```
+
+Class Island 自动继承：
+
+```text
+CurrentNamespace=A
+```
+
+---
+
+# SCG边界
+
+SCG允许：
+
+```text
+当前节点
+当前归约栈
+当前岛屿元数据
+父岛屿元数据
+全局声明表
+```
+
+SCG禁止：
+
+```text
+CFG
+Phi
+Def-Use
+Alias Analysis
+Call Graph
+Loop Analysis
+```
+
+这些属于 SSA 阶段。
+
+---
+
+# HIR设计
+
+最终决定：
+
+不采用栈机IR。
+
+原因：
+
+AST 已经表达了操作数关系。
+
+如果先降成：
+
+```text
+load
+load
+add
+store
+```
+
+属于：
+
+```text
+丢失结构
+再恢复结构
+```
+
+没有意义。
+
+---
+
+# HIR采用寄存器式设计
+
+推荐形式：
+
+```text
+%0 = const 2
+%1 = mul c, %0
+%2 = add b, %1
+
+a := %2
+```
+
+而不是：
+
+```text
+load b
+load c
+push 2
+mul
+add
+store a
+```
+
+---
+
+# Value模型
+
+HIR中的表达式全部返回 Value。
+
+例如：
+
+```csharp
+HirValue EmitExpr(AstNode node)
+```
+
+返回：
+
+```csharp
+ValueId
+```
+
+---
+
+# Symbol与Value分离
+
+保留：
+
+```text
+SymbolId
+ValueId
+```
+
+两套体系。
+
+例如：
+
+```text
+a
+b
+c
+```
+
+属于：
+
+```text
+SymbolId
+```
+
+表达式结果：
+
+```text
+%0
+%1
+%2
+```
+
+属于：
+
+```text
+ValueId
+```
+
+---
+
+# Assignment处理
+
+例如：
+
+```csharp
+a = b + c;
+```
+
+生成：
+
+```text
+%0 = add b,c
+
+a := %0
+```
+
+此时：
+
+```text
+a
+```
+
+仍不是 SSA。
+
+只是：
+
+```text
+Symbol → Current Value
+```
+
+映射。
+
+---
+
+# SSA阶段
+
+SSA阶段负责：
+
+```text
+a
+↓
+a_0
+a_1
+a_2
+...
+```
+
+版本化。
+
+例如：
+
+```csharp
+a = 1;
+a = 2;
+```
+
+变：
+
+```text
+a_0 = 1
+a_1 = 2
+```
+
+---
+
+# CFG构建
+
+真正的分界线
+
+不是：
+
+```text
+AST
+↓
+HIR
+```
+
+而是：
+
+```text
+HIR
+↓
+CFG
+```
+
+因为：
+
+```text
+树
+↓
+图
+```
+
+在这里发生。
+
+例如：
+
+```csharp
+if(cond)
+{
+}
+else
+{
+}
+```
+
+生成：
+
+```text
+BB0
+  br cond
+
+BB1
+  ...
+
+BB2
+  ...
+
+BB3
+```
+
+---
+
+# LLVM IR定位
+
+LLVM IR不是语言IR。
+
+LLVM IR是：
+
+```text
+SSA Optimization IR
+```
+
+职责：
+
+```text
+跨平台
+优化
+后端接口
+```
+
+不负责：
+
+```text
+泛型
+属性
+高级语义
+```
+
+---
+
+# 最终路线
+
+```text
+NGRA
+ ↓
+SCG
+ ↓
+五角星AST
+ ↓
+寄存器式HIR
+ ↓
+CFG
+ ↓
+SSA
+ ↓
+LLVM IR
+ ↓
+x86/ARM
+
+或
+
+SPIR-V
+
+或
+
+CUDA/NVVM
+```
+
+---
+
+# 对蓝图系统的启发
+
+SSA最重要的启发：
+
+程序可以拆成：
+
+```text
+Control Flow Graph
+
+Data Flow Graph
+```
+
+两张图。
+
+因此未来节点管线系统可考虑：
+
+```text
+State Graph
+
+Value Graph
+```
+
+双图结构。
+
+从：
+
+```text
+DAG
+```
+
+演化为：
+
+```text
+Parallel State Machine
+
+Data Dependency Graph
+```
+
+这样能够自然支持：
+
+```text
+Branch
+Loop
+Coroutine
+Async
+Event
+```
+
+等复杂控制流。