Architecture IR

Intermediate Representation (IR) - VelinScript 3.0.1

Version: 3.0.1 / 3.1.0
Status: ✅ Vollständig implementiert
Datum: 2026-01-30

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Übersicht

Die Intermediate Representation (IR) ist eine echte Intermediate Representation zwischen AST und Code-Generierung. Sie verwendet SSA (Single Static Assignment) Format für optimierte Code-Generierung.

Architektur

Source Code → AST → IR → Optimized IR → Target Code

Vorteile

• Mehrfache Optimierungen - Optimierungen können mehrfach auf IR-Ebene durchgeführt werden
• Unabhängigkeit von Ziel-Sprache - IR ist sprachunabhängig
• Bessere Code-Qualität - Optimierungen führen zu besserem generiertem Code
• Einfacheres Debugging - IR kann visualisiert und analysiert werden

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IR-Struktur

IRModule

Haupt-IR-Struktur die ein vollständiges VelinScript-Modul repräsentiert:

pub struct IRModule {
    pub name: String,
    pub functions: Vec<IRFunction>,
    pub structs: Vec<IRStruct>,
    pub enums: Vec<IREnum>,
    pub constants: Vec<IRConstant>,
}

IRFunction

Repräsentiert eine Funktion in IR-Format:

pub struct IRFunction {
    pub name: String,
    pub params: Vec<IRParameter>,
    pub return_type: IRType,
    pub body: IRBlock,
    pub attributes: Vec<IRAttribute>,
    pub is_async: bool,
    pub visibility: Visibility,
}

IRBlock (SSA)

Ein Block enthält Instructions und Control Flow Information:

pub struct IRBlock {
    pub id: BlockId,
    pub instructions: Vec<IRInstruction>,
    pub predecessors: Vec<BlockId>,
    pub successors: Vec<BlockId>,
}

IRInstruction

SSA-Instructions (jede Instruction produziert höchstens einen Wert):

• Arithmetik: Add, Subtract, Multiply, Divide, Modulo
• Vergleich: Eq, NotEq, Lt, Gt, LtEq, GtEq
• Logik: And, Or, Not
• Speicher: Load, Store, Alloca
• Kontrollfluss: Branch, Jump, Return
• Funktions-Aufrufe: Call, CallAsync
• Struct/Enum: StructAccess, StructConstruct, EnumConstruct
• Pattern Matching: Match
• Collections: ListGet, ListSet, MapGet, MapSet
• SSA: Phi (für Control Flow)

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IR Builder

Implementierung: compiler/src/ir/builder.rs

Konvertiert vollständig AST zu IR:

• Alle Statements werden konvertiert
• Alle Expressions werden konvertiert
• SSA-Format wird eingehalten
• Control Flow Graph (CFG) wird erstellt

Beispiel

use velin_compiler::ir::builder::IRBuilder;

let mut builder = IRBuilder::new();
let ir_module = builder.build_module(&ast_program);

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IR Optimizer

Implementierung: compiler/src/ir/optimizer.rs

Führt verschiedene Optimierungen durch:

Dead Code Elimination

Entfernt ungenutzte Variablen und Instructions.

Constant Folding

Faltet konstante Ausdrücke zur Compile-Zeit:

// Vorher:
let x = 2 + 3;

// Nachher (IR):
let x = 5;

Function Inlining

Inlined kleine Funktionen direkt in den Aufrufer.

Loop Optimizations

• Loop Unrolling
• Loop Invariant Code Motion
• Induction Variable Elimination

Beispiel

use velin_compiler::ir::optimizer::IROptimizer;

let optimizer = IROptimizer::new();
optimizer.optimize(&mut ir_module);

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IR Validator

Implementierung: compiler/src/ir/validator.rs

Prüft IR auf Korrektheit:

• SSA-Format wird eingehalten
• Alle Block-Referenzen sind gültig
• Typen sind konsistent

Beispiel

use velin_compiler::ir::validator::IRValidator;

let mut validator = IRValidator::new();
match validator.validate(&ir_module) {
    Ok(_) => println!("IR ist gültig"),
    Err(errors) => println!("Fehler: {:?}", errors),
}

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IR Code Generator

Implementierung: compiler/src/codegen/ir_codegen.rs

Generiert Code aus IR:

• Rust - ✅ Vollständig implementiert
• PHP - ✅ Vollständig implementiert
• Python - ✅ Vollständig implementiert
• Andere Targets - Nutzen Rust als Fallback (direkte Codegen-Pipeline)

Beispiel

use velin_compiler::codegen::ir_codegen::IRCodeGenerator;
use velin_compiler::codegen::traits::TargetLanguage;

let generator = IRCodeGenerator::new(TargetLanguage::Rust);
let code = generator.generate(&ir_module)?;

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Integration

Die IR ist vollständig in die Compiler-Pipeline integriert:

1. AST → IR - IRBuilder konvertiert AST zu IR
2. IR-Optimierungen - IROptimizer optimiert IR
3. IR-Validierung - IRValidator prüft IR auf Korrektheit
4. IR → Target Code - IRCodeGenerator generiert Target-Code

Aktivierung:

• Standardmäßig aktiviert in CodegenPass
• Kann mit CodegenPass::with_ir(false) deaktiviert werden (Legacy-Modus)

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Dateien

• compiler/src/ir/mod.rs - Modul-Definition
• compiler/src/ir/ir.rs - IR-Strukturen
• compiler/src/ir/builder.rs - AST → IR Konvertierung
• compiler/src/ir/optimizer.rs - IR-Optimierungen
• compiler/src/ir/validator.rs - IR-Validierung
• compiler/src/codegen/ir_codegen.rs - IR → Target Code

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Letzte Aktualisierung: 2026-01-30
Version: 3.0.1

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