Compiling Swift Generics

Swift 컴파일러의 제네릭(parametric polymorphism) 구현에 관한 책. TeX 형식, PDF 제공. 원본: swift/docs/Generics/ (24개 챕터)

PDF: https://download.swift.org/docs/assets/generics.pdf

설계 제약

1. 제네릭 함수는 모든 가능한 인자를 알지 않고도 독립적으로 타입 검사 가능해야 함
2. 공유 라이브러리가 resilient하게 진화 가능해야 함
3. 제네릭 struct/enum은 박싱 없이 필드를 인라인 저장해야 함
4. 런타임 오버헤드는 절대적으로 필요한 경우에만 (모듈 경계, 타입 정보 부재 시)

핵심 시맨틱 객체

객체	역할	상세
Generic Signature	제네릭 파라미터 + 요구사항 목록	generic-signatures
Substitution Map	제네릭 파라미터 → 구체 타입 매핑	substitution-maps
Conformance	타입이 프로토콜을 준수하는 방법	conformances
Archetype	제네릭 컨텍스트 내 "가장 일반적인 구체 타입"	archetypes

컴파일 파이프라인 (Generics 관점)

Parse → Sema(타입 검사 + Generic Signature 구성)
→ SILGen(Archetype으로 lowering)
→ SILOptimizer(Generic Specialization)
→ IRGen(타입 메타데이터 전달)

• 타입 검사: generic signature에서 derived requirements 추론, requirement minimization
• SILGen: interface type → contextual type 변환 (archetype 사용)
• 최적화: 정의가 보이면 specialization으로 제네릭 오버헤드 제거
• IRGen: 런타임 타입 메타데이터를 caller가 전달

챕터 구성

Part I: 개요

• Introduction — 설계 제약, 핵심 객체 소개
• Compilation Model — 드라이버, 프론트엔드, 파이프라인 (compiler-driver)

Part II: 시맨틱 객체

• Declarations — 제네릭 선언 구문과 의미
• Types — 타입 표현, 타입 해석 (glossary-compiler)
• Generic Signatures — 파라미터 + 요구사항, 최소화, 정규화 (generic-signatures)
• Substitution Maps — 타입 치환 (substitution-maps)
• Archetypes — 제네릭 환경, contextual type (archetypes)
• Conformances — 프로토콜 준수 표현 (conformances)

Part III: 타입 해석

• Type Resolution — 구문 → 시맨틱 타입 변환
• Extensions — 확장에서의 제네릭
• Opaque Result Types — some Protocol
• Existential Types — any Protocol

Part IV: Generic Signature 구축

• Building Generic Signatures — 요구사항 수집 → 최소화
• Symbols, Terms, and Rules — 형식 체계
• The Property Map / Completion / Minimization

파일 위치

• swift/docs/Generics/ — TeX 소스 + Makefile
• swift/lib/AST/GenericSignature*.cpp — 구현
• swift/lib/AST/SubstitutionMap.cpp — 치환 맵
• swift/include/swift/AST/GenericSignature.h — 헤더

관련 페이지: generics-manifesto, type-checker, overview, abi-generic-signature, glossary-compiler