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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：
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：
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：
Language HIR
作为桥梁。
五角星AST职责
五角星AST承担：
Syntax
+
Metadata
+
Partial Semantic
信息。
节点包含：
Parent
Prev
Next
Left
Right
同时可附带：
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：
class Foo : Bar
直接得到：
Foo
Bar
Inheritance
2. Token级语义
例如：
123
立即得到：
Int32
例如：
int a = "abc";
立即报错。
3. 局部表达式语义
例如：
int + float
归约时：
Implicit Conversion
Operator Resolution
直接完成。
4. 上下文元数据
允许读取：
当前岛屿
父岛屿
全局声明表
中的信息。
例如：
namespace A
{
class B
}
Class Island 自动继承：
CurrentNamespace=A
SCG边界
SCG允许：
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：
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：
load
load
add
store
属于：
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：
%0 = const 2
%1 = mul c, %0
%2 = add b, %1
a := %2
而不是：
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：
HirValue EmitExpr(AstNode node)
返回：
ValueId
Symbol与Value分离
保留：
SymbolId
ValueId
两套体系。
例如：
a
b
c
属于：
SymbolId
表达式结果：
%0
%1
%2
属于：
ValueId
Assignment处理
例如：
a = b + c;
生成：
%0 = add b,c
a := %0
此时：
a
仍不是 SSA。
只是：
Symbol → Current Value
映射。
SSA阶段
SSA阶段负责：
a
↓
a_0
a_1
a_2
...
版本化。
例如：
a = 1;
a = 2;
变：
a_0 = 1
a_1 = 2
CFG构建
真正的分界线
不是：
AST
↓
HIR
而是：
HIR
↓
CFG
因为：
树
↓
图
在这里发生。
例如：
if(cond)
{
}
else
{
}
生成：
BB0
br cond
BB1
...
BB2
...
BB3
LLVM IR定位
LLVM IR不是语言IR。
LLVM IR是：
SSA Optimization IR
职责：
跨平台
优化
后端接口
不负责：
泛型
属性
高级语义
最终路线
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：
Control Flow Graph
+
Data Flow Graph
两张图。
因此未来节点管线系统可考虑：
State Graph
+
Value Graph
双图结构。
从：
DAG
演化为：
Parallel State Machine
+
Data Dependency Graph
这样能够自然支持：
Branch
Loop
Coroutine
Async
Event
等复杂控制流。