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隐式转换与整数提升（Implicit Conversions & Integer Promotions）
本文记录 Viper（现行编译器 VPC /
ViperC）的隐式类型转换规则。 总原则：允许无损拓宽，禁止有损收窄；一切禁止项 fail-fast（报错并终止），不做静默截断、不做兜底推断。主要实现位置：
ViperC/App/lib/core/Gen/Expr/ExprGenBase.vp—coerce_to_type（统一转换入口）ViperC/App/lib/core/Gen/Expr/ExprGenOps.vp— 提升/符号判定（should_zext_widen、_node_type_unsigned、translate_binop、一元运算）ViperC/App/lib/core/Gen/AssignGenMixin.vp—define_min_width、复合赋值（x op= y）ViperC/App/lib/core/Gen/Stmt/StmtGenCifMixin.vp—range()的边界/循环变量位宽
1. 整数：拓宽与收窄
1.1 拓宽（低 → 高）：允许
方向按源操作数的符号性决定：
| 源 | 指令 |
|---|---|
| u 类（无符号） | zext |
| i 类（有符号） | sext |
未标注的 i8 |
默认按无符号字节（zext）；其余未标注按有符号（sext） |
判据：ExprGenOps.should_zext_widen（内部走 _node_type_unsigned）。
1.2 收窄（高 → 低）：禁止
报 CastError: implicit narrowing is forbidden。仅两类豁免：
- 目标为
i1：真值归一化x != 0（不是位截断）。 - 源是编译期常量（
val.IsConst == 1）且值落进目标位宽的两种解释区间[-(2^(b-1)), 2^b - 1]。超界即便只是「刚好越界一点」也报OverflowError。
1.3 表达式的工作位宽（translate_binop）
work_bits=max(上下文目标位宽（赋值/形参/返回，若已知）, 两侧操作数位宽)，下限 32（int）。- 移位（
<<>>）不把右值（计数）宽度计入work_bits。
- 移位（
- 对齐时：
- 位运算
& | ^：额外允许「常量无损适配」——能无损落进另一侧的常量按另一侧宽度参与。 - 算术
+ - * / %：不做常量适配，按 C 语义把窄侧拓宽（窄位宽下会回绕，例如(32 + 1) * 8在 i8 中溢出成 8）。
- 位运算
- 移位：只提升左操作数到
work_bits；计数不参与类型提升，改为静态范围检查（0 <= c < 左操作数位宽，无法静态确定则留待运行期）。
1.4 define / 整数字面量的物化宽度
- 显式注解
define X: T = V：按T的位宽；值放不下 → 报错。 - 自动推导：
W_min=8 / 16 / 32 / 64中最小可容纳宽度（AssignGenMixin.define_min_width）。- 负数按有符号解释（必须留符号位）；
- 非负按无符号位模式（上界
2^w - 1；例如0xFFFFFFFF→ 32 位位型）。
- 使用处宽度
w_ctx：w_ctx >= W_min⇒ 就地按w_ctx物化（无损）；w_ctx < W_min⇒ 报错。 - 符号性（决定拓宽方向）：
- 负值 CDefine →
sext（有符号语义；如define Z_DEFAULT_COMPRESSION = (-1)必须是 i32-1，而非255）； - 非负 →
zext（无符号位模式；如define WINDOW_SIZE = (1 << 15)必须是32768，而非-32768）； - 判定与引用形态无关：裸名
N与模块属性mod.N同口径。
- 负值 CDefine →
2. 整数提升（Promotions）
| 上下文 | 规则 |
|---|---|
二元算术 + - * / // % |
仿 C 拓宽到 work_bits（见 §1.3） |
二元位运算 & | ^ |
对齐到较宽侧；仅常量可无损适配到另一侧宽度 |
移位 << >> |
只提升左操作数到 work_bits；计数只做静态范围检查 |
比较 == != < <= > >= |
两侧对齐到较宽者；无符号用 ult/ugt，有符号用 slt/sgt |
一元 +x / -x / ~x |
u 类不提升（保持原位宽）；i 类提升到 i32（防负数陷阱，如 int8 -128 取负会溢出，提升后 = 128）；未标注按 i 类处理 |
not x |
结果为 i1，与操作数位宽无关 |
一元运算内部的常量（
-x的0、~x的-1）与当前操作数同宽， 因此「u 类不提升」后~uint16是纯 16 位取反（结果仍是uint16），-uint8也在uint8内取反。
3. 浮点
float → double：允许；double → float：禁止（有损）。- 整数 → 浮点：要求浮点位宽 ≥ 整数位宽（无损）；否则禁止。
- 浮点 → 整数：禁止（有损）。
4. 指针
- 级数必须相同。
- pointee 兼容性（
_ptr_cast_reason）：- 任一侧是
void*/ rawptr → 允许； - pointee 相同 → 允许；
- 两侧都是基本数值类型 → 按整数规则；
- 结构体（非基本类型）只允许上转型（源类派生自目标类）；不相关结构体 / 向下转型 / 结构体↔基本类型 → 禁止。
- 任一侧是
- 单级指针 ↔
void*双向允许；多级禁止。 - 显式转换不受上述限制。
5. 值 ↔ 指针（聚合类型）
- 指向同型聚合的指针 → 同型聚合值：允许，做隐式值拷贝（
load）。 覆盖裸类形参（elem: T，ABI 即T*）直接赋给同型值字段/变量，以及x: T这类值语义槽。 拷贝后目标独立、不会悬垂 —— 与「传参用指针」的 ABI 选择互不冲突。 - 其余
Foo* → Foo禁止（不同型聚合 / 多级指针），须显式*p/c.deref(p)或显式 cast； 唯一另一处豁免是构造物化（Foo(...)直接产出聚合值）。 - 聚合值 → 指针：在栈上溢出临时（VPC 不按值传聚合）。
- 裸类形参 ABI =
T*：VPC 里对象本身即指针，def f(node: T)的形参按对象地址传入； 但赋给同型值目标时按上面的值拷贝处理（交出的是拷贝，不是地址）。
6. 复合赋值 x op= y
y的有效宽度必须 ≤x的宽度（变量按 LLVM 类型宽度；常量按W_min）。 否则报augmented assignment operand too wide，须显式收窄右值（如BYTE(...)/uint8(...)）。- 例：
u8 += 1合法；u8 += 300报错；buf[i] |= BYTE(UINT(1) << bit_pos)合法。
- 例：
- 移位（
<<=/>>=）豁免：计数不是写回目标的值，改为静态范围检查。 - 右值显式有符号而左值无符号不单独拦截：拓宽方向由 §1.1 统一决定（i 类
sext、u 类zext）， 与二元形态x = x op y口径一致（如sizet += int里int先拓宽到 u64 再相加）。
7. range()
- 边界（
start/stop/step）统一提升到至少 i32（u64 边界保持 i64，避免截断）； - 循环变量（未声明时）与边界同口径：≥ i32（不再有
u16→i16/u8→i8档）； - 边界若是非负 CDefine 常量，按无符号位模式比较（
icmp ult）。
变更记录
- 2026-10-12：一元
+x/-x/~x提升规则由「一律提升到 i32」改为按符号性分档（见 §2）。- 动机：
ncomp: uint16 = ~n（n: uint16）此前会被提升成 i32，再赋回uint16触发「隐式窄化禁止」误报； 现在 u 类保持原位宽，位图/掩码写法能同宽运算，同时 i 类仍提升到 i32 守住有符号负数陷阱。 - 配套：
-x的0、~x的-1常量改为按当前操作数位宽物化（否则会出现xor i16, i32这类非法 IR）。
- 动机：
- 2026-10-12：复合赋值取消「右值有符号而左值无符号」的单独拦截（见 §6）。
- 动机：
pos: sizet; pos += match_len（match_len: int）此前被拦，而等价的pos = pos + match_len本就允许（match_len在二元路径里拓宽到 u64）——同一个语义两种写法不该一错一对。
- 动机：
- 2026-10-12：CDefine 常量的拓宽方向单独判定，且覆盖属性形态
mod.N（见 §1.4）。- 此前只有裸名会走「非负 → zext」的判定，
mod.N形态（如zdef.ZDEFLATE_WINDOW_SIZE）落到 「i8/i16 默认」档：(1 << 15)物化成 i16 位型-32768后被sext成天文数字 →malloc失败 → zlibcompress返回 None。 - 现在：负值 →
sext，非负 →zext（引用形态无关）；同时修掉pyzlib.Z_DEFAULT_COMPRESSION（-1）被zext成255的问题。
- 此前只有裸名会走「非负 → zext」的判定，
- 2026-10-12：
Ptr(同型聚合) → 同型聚合值允许隐式值拷贝（见 §5）。- 动机：裸类形参（
elem: T）的 ABI 已定为T*，但self.field = elem（同型值字段）应是值拷贝； 此前要求显式解引用会误报。VPC 里裸类形参与p: T*的槽同构，故判据落在「pointee 与目标同型」 上；拷贝后目标独立，不会悬垂。
- 动机：裸类形参（