仔细看一下Via-IR

在当前的默认设置中，Solidity 编译器不会将代码转换为任何中间表示（IR）以生成 EVM 字节码，而是以直接的方式进行。然而，最近开发的 via-IR 编译管道使用 Yul 编程语言作为中间表示。

从高层次来看，这两个管道的编译步骤如下所示：

在这篇博文中，我们将更详细地了解 via-IR， better 理解每个编译步骤，并讨论将 via-IR 作为默认设置的计划。

快速回顾

让我们先分解一下 via-IR 的含义。

Via: 通过或借助于 IR: 中间表示（Yul 或 Solidity 中的内联汇编）

这是 Solidity 中一种新的编译管道，通过首先将 Solidity 代码翻译成中间表示（Yul），而不是将 Solidity 代码直接编译为 EVM 字节码，来引入一个中间步骤。 该中间代码可以进一步优化，然后再转换为最终的 EVM 字节码。

基于 IR 的管道旨在不仅使代码生成更透明和可审计，同时也使跨函数和复杂控制流的强大优化过程能够实现。

动机与特征

在我们深入探讨 via-IR 的工作原理之前，了解开发 Yul 及其所带来的 IR 管道的动机可能会有所帮助。

如上所述，中间表示语言的目标是生成位于源代码和目标机器代码之间的代码。此代码应该更有利于进行后续的处理和优化，然后最终准备好从汇编生成字节码。 中间表示的概念在各种语言编译器中相当常见，例如 Java 的 Java 字节码和 Clang（一个用于 C++ 的编译器）的 LLVM IR。

Yul（之前也称为 JULIA 或 IULIA）是一种中间语言，作为多种后端的 IR 开发。 编译器将 Yul 作为 via-IR 代码生成器中的中间语言。

Yul 的设计目标如下：

• 实现对 Solidity 更简化和规范的代码生成。
• 保持 IR 代码生成器生成代码的可读性。
• 实现代码更高效的手动检查、形式验证和优化。
• 使 Yul 到 EVM 的转换尽可能简单明了。
• 适用于全程序和高级优化。
• 作为各种编译器的后端，例如用于 Fe 的编译器。

总结来说，为 Solidity 编译器设计 IR 的核心动机是生成更优化的字节码，降低 gas 成本，同时实现更好的安全审计。

让我们看一下 Yul 作为 IR 和新的 via-IR 管道的一些重要特性：

• Yul 优化器在任意控制流之间操作，并不仅仅在基本控制流块（例如分支和循环）内执行优化。在某些情况下，Yul 还可以在复杂控制流下保留关于内存/存储的知识。
• Yul 提供更多内联的机会。此方法通过用函数本身的机器代码替代函数调用，从而消除函数调用的开销，来提高编译语言的运行时性能。
• Yul 是一个目标多个后端的 IR，最初为 EVM 和 EWASM。目前，它还作为传统 EVM 和 Ethereum Object Format (EOF) 升级的 IR。
• 对于各种区块链 2 扩展的复杂调整的简便性使 via-IR 代码生成器更灵活。
• 最后但并非最不重要的是，正如设计动机中所提到的，Yul 被设计得易于人类阅读。无论是未优化还是优化后的 Yul 输出都可以被视为更低级别的目标，以便于更好的审计和验证。

深入探讨 via-IR

传统编译

理解默认编译在没有 via-IR 的情况下是很有帮助的。

Solidity 源代码的默认编译管道目前包含以下步骤：

1. 编译器将每个 Solidity 智能合约源代码作为输入，并解析源文件。
2. 然后，编译器分析源代码，并使用传统代码生成直接生成 EVM 汇编。
3. 随后，编译器对代码运行优化，直到代码被认为足够优化。
4. 最后，编译器为每个合约生成字节码。

通过 IR 编译

为了启用 via-IR 编译管道，你可以在命令行中使用 --via-ir 或在 standard-json 中使用选项 {"viaIR": true} 打开它。

通过中间表示（Yul）的编译发生在以下步骤中：

1. 编译器解析 Solidity 源文件。
2. 与直接将 Solidity 源代码编译为 EVM 汇编不同，新的 IR 代码生成器会先将 Solidity 代码转换为 Yul 代码。
3. Yul 优化器将不断对 Yul 代码执行优化。
4. 优化后的 Yul 代码随后通过 Yul→evmasm 代码转换转换为 EVM 汇编。
5. 该代码非常接近实际的字节码，但仍适合进一步优化，因此按照传统管道步骤运行默认优化器，直到代码被认为充分优化。
6. 最后，EVM 字节码按照传统管道生成。

挑战与考虑

尽管选择 IR 有很多优势，但它也有其自身的一系列问题。via-IR 的主要挑战之一是因对 Yul 代码的额外优化步骤而导致的更长编译时间。

此外，via-IR 代码生成无条件地为每个表达式生成代码，而没有代码生成快捷方式。 尽管这被认为比 Solidity 源文件更不容易出错，但这也使未优化的 IR 代码更加冗长和低效。 Yul 优化器的各个简单易验证且模块化的步骤可用于弥补这一点。 可以使用命令行中的 --via-ir --optimize 和 standard JSON 接口中的 viaIR: true, optimize: {enabled: true} 启用 Yul 优化器。

除此之外，还有一些重要的语义变化。你可以在 官方 Solidity 文档 中进一步阅读有关这些变化的信息。

将 via-IR 设为默认

我们在 Solidity Summit 2023 上分享了将新的 via-IR 管道设为 Solidity 默认编译管道的计划。将 via-IR 作为默认设置将使当前的默认管道成为传统管道。

via-IR 已经过全面测试，并且在安全性方面被认为与传统编译管道达到了同等水平。 该 IR 管道在大多数情况下擅长运行优化并消除深度过大的堆栈错误。 它还生成比默认管道更好的 gas 优化代码。在性能稳定后，还可以进行进一步的优化。这可以使最终生成的 EVM 代码在长期内更加节省 gas。

为了让 via-IR 成为默认设置，我们致力于在保持高优化质量的同时减少编译时间，即实现低 gas 成本，并通过使 Yul 到 EVM 代码的转换更高效来消除额外的深度过大错误案例。

最初的计划是在 2024 年 6 月将 via-IR 设为默认管道。 然而，我们认为将 via-IR 默认更新与 EOF 升级绑定是最有意义的，主要有两个原因：

1. EOF 中无限的 swaps 和 dups 使 Yul 到 EVM 的转换显著更简单且更高效。这将有助于我们消除额外的深度过大的堆栈错误。
2. 因为 via-IR 和 EOF 升级都涉及到小的语义变化，更新将被视为一个重大变化。将两个功能的发布结合在一起将帮助我们减少 Solidity 开发者的努力和升级负担。

接下来是什么？

via-IR 管道的长期目标是允许在 Solidity 的下一次迭代中从一个灵活性较低的基础模型迁移到一个标准库，并尽可能使新的编译管道（包括优化器）具有未来适应性和高效性。这将使编译器优雅地包容语言要求和 EVM 架构的快速变化。

请关注 Twitter 获取更多关于 via-IR 的更新，并参与官方 Solidity 论坛 中的社区讨论。

• 原文链接： soliditylang.org/blog/20...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～