Carbon语言工具链中不可降低参数函数的处理机制

在Carbon语言工具链的开发过程中，开发团队遇到了一个关于函数声明降低(lowering)的重要技术问题。这个问题涉及到当函数参数类型无法被完全降低时，如何正确处理函数声明和虚函数表(vtable)的生成。

问题背景

在Carbon语言的编译过程中，当遇到如下接口文件时会出现问题：

library "A";
class T1;
base class T2 {
  virtual fn F[self: Self](v: T1);
}

这种情况下，编译器需要为T2类生成虚函数表，这意味着需要为F函数生成一个声明以便初始化虚函数表。然而，由于T1类型是不完整的(incomplete)，无法正确降低F函数的声明。

类似的问题也出现在简单函数声明中，例如：

class A;
fn F(a: A);

当前工具链在这种情况下会崩溃，因为虽然生成了未使用的声明，但A类型并不完整。

技术挑战

这个问题的核心在于编译器前端与后端之间的交互。当遇到不完整类型时，编译器需要：

1. 识别哪些函数参数类型暂时无法降低
2. 决定在这种情况下生成什么样的临时函数声明
3. 确保这些临时声明不会影响后续的正确代码生成

解决方案探索

开发团队参考了Clang编译器的实现方式，发现Clang处理这类问题有两个关键机制：

1. 类型可转换性判断：Clang通过isFuncParamTypeConvertible和isFuncTypeConvertible函数来判断参数类型是否可以被转换/降低。当遇到不可转换的类型时，它会回退到生成"void()"类型的函数声明。

2. 声明修复机制：Clang在生成LLVM IR时是"即时"进行的，因此它需要能够在后续阶段修复之前的声明。当签名变得可降低时，它会查找之前的声明并替换所有使用。

然而，Carbon工具链的设计与Clang有所不同。Carbon是在构建完整个SemIR(语义中间表示)后才进行降低操作，因此不需要像Clang那样复杂的声明修复机制。这使得Carbon的实现可以更加简单直接。

实现方案

基于这些分析，Carbon团队决定：

1. 在遇到不可降低的参数类型时，生成一个占位符函数声明
2. 确保这些占位符声明不会影响后续的正确代码生成
3. 由于Carbon的降低阶段是集中进行的，不需要实现Clang那样的声明修复机制

这种设计简化了实现复杂度，同时保证了编译器的正确性。对于前面提到的例子，编译器现在能够正确处理包含不完整类型参数的函数声明，而不会导致崩溃。

总结

Carbon语言工具链通过合理设计函数声明降低机制，解决了在不完整类型情况下的编译问题。这一解决方案不仅保证了编译器的稳定性，也为未来处理更复杂的函数指针等情况奠定了基础。这种设计体现了Carbon团队在编译器架构上的深思熟虑，平衡了实现复杂度和功能完整性。