Lumos 中间表示 (LIR) 设计¶

Lumos IR (LIR) 是一种基于 SSA (Static Single Assignment) 形式的线性中间表示，旨在连接高级 AST 和低级机器码（如 LLVM IR 或汇编）。

设计目标¶

效应感知: 显式表示副作用和权限校验。
纯度优化: 利用 def 和 fun 的特性进行更激进的常量折叠和死代码消除。
内存安全: 承载 imv (物理不可变) 和 late/lazy 的运行时语义。

核心结构¶

模块 (Module)¶

包含全局变量、函数定义和类型元数据。

函数 (Function)¶

由一组 基本块 (Basic Blocks) 组成。每个函数记录其纯度等级和所需的权限集。

基本块 (Basic Block)¶

包含一系列指令，并以 终结符 (Terminator) 结尾。

指令集¶

基础运算¶

add, sub, mul, div, rem
and, or, xor, shl, shr
icmp, fcmp (比较)

内存操作¶

alloca: 栈分配。
load / store: 内存读写。
getelementptr: 计算成员地址。

流程控制 (Terminators)¶

br: 无条件跳转。
cond_br: 条件跳转。
ret: 返回。
switch: 多分支跳转。

Lumos 特色指令¶

效应调用 `eff_call`¶

%res = eff_call @func(%arg1, ...), perms [io.out]

显式标注调用所需的权限。在 IR 验证阶段，若当前函数权限集不包含 perms，则视为非法。

懒加载处理 `lazy_load`¶

%val = lazy_load @lazy_metadata, %ptr

封装了线程安全的双重检查锁定逻辑。如果 %ptr 未初始化，则调用关联的初始化闭包。

静态假设 `assume`¶

assume %cond

向优化器传递信息：在此处 %cond 必为真。优化器可以据此消除分支或简化运算。

纯度标记 `purity_scope`¶

标记一个区域为 logic_pure。在该区域内，优化器可以假设外部全局状态不会改变。

效应系统在 IR 中的实现¶

LIR 使用 权限掩码 (Permission Mask) 或 能力令牌 (Capability Tokens) 来跟踪副作用。

静态校验: 编译器在 LIR 层面进行数据流分析，确保所有 eff_call 都在合法的权限上下文中。
权限传播: 处理 yields 语义，在函数返回后更新调用方的权限状态。

降级路径 (Lowering)¶

AST -> LIR: 进行作用域展开、Lambda 提升、lazy 逻辑生成。
LIR 优化: 纯度相关的内联、SSA 优化、死代码消除。
LIR -> LLVM IR / Machine Code: 将 LIR 指令映射到目标平台的指令。