"構造の自由は、構造を抽象化したときに初めて獲得される。"
アセンブリはハードウェアに最も近い言語であり、
最適化・制御・構造の記述において比類なき透明性を持つ。
だが、その極端な具体性ゆえに、言語間共通性の獲得や再利用性、移植性において限界があった。
そのジレンマに対するひとつの回答が、**LLVM Intermediate Representation（IR）**である。
この章では、LLVMという抽象的アセンブリのような構造がいかにして成立し、
低レイヤ制御を保持しつつ、アセンブリの柔軟性を拡張可能な形に再定義しようとしているのかを紐解く。
LLVMとは何か？
LLVMは、元々「Low-Level Virtual Machine」の略であったが、現在ではその意味を超え、
コンパイラ構築のためのモジュラーフレームワークとして定義されている。
その中心は「LLVM IR（Intermediate Representation）」と呼ばれる中間表現にある。
このIRは：
- アセンブリに近い命令セット
- SSA（静的単一代入形式）ベースの構造
- ターゲット非依存（ARM, x86, RISC-V すべてに変換可能）
- 高度な最適化パスを内包
→ それはつまり、**“アセンブリの抽象構文化”**である。
LLVM IRはアセンブリなのか？
ある意味では「Yes」
-
add,sub,load,store,brなど、命令は非常にプリミティブで汎用的 - メモリモデル、レジスタ代替（仮想レジスタ）、分岐命令なども保持
だが本質的には「構造抽象記述言語」である
- 型情報が必須：
i32,float,ptrなどが静的に付与 - SSA構造により、すべての変数は一度しか代入されない（最適化容易）
- 実行不可：最終的にネイティブコードにトランスレートされることが前提
LLVM IRの構造：例と比較
Cコード：
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
LLVM IR：
define i32 @add(i32 %a, i32 %b) {
entry:
%sum = add i32 %a, %b
ret i32 %sum
}
ここで注目すべきは：
-
define：関数定義 -
i32：明示的な型付け -
%sum：SSA形式による単一代入 -
add：機能的にアセンブリのADD命令に対応するが、文脈に柔軟性を持つ
LLVMの最適化パイプライン：構造変換の哲学
LLVMは以下のような“Pass”によって、IRに対して段階的かつ柔軟な最適化を行う：
- Constant Folding
- Dead Code Elimination
- Loop-Invariant Code Motion
- Inlining
- Vectorization
- Memory-to-Register Promotion
→ すべてのパスはアセンブリ命令ではなく、“構文構造”に対して作用する。
→ これはつまり、意味的構造の再構成により性能を向上させる試みである。
なぜ“中間”である必要があるのか？
問題：
- 高級言語（C, Rust, Swiftなど）は多種多様
- アーキテクチャ（x86, ARM, WebAssembly）も多様
解決策：
- 中間表現を中立かつ機能的な媒介層とすることで、
- 前段階（言語からの変換）と
- 後段階（命令セットへの射影）を分離可能にする
→ これにより、**「意味の構造を保ったまま、任意のマシン語に変換可能」**という柔構造が実現する。
アセンブリとの距離：違いと接続性
| 項目 | アセンブリ | LLVM IR |
|---|---|---|
| ハードウェア依存性 | 強い | 弱い（抽象化） |
| 実行可能性 | 直接実行可 | 実行には変換必要 |
| 最適化自由度 | 手動 | 自動（passによる） |
| 可搬性 | 極端に低い | 高い |
| 構文構造 | 命令列重視 | SSA構造・型重視 |
→ LLVM IRは「抽象アセンブリ」とも言えるが、
むしろ“意味の構造を保持した可変アセンブリ”として捉えるほうが正確かもしれない。
LLVMのもたらした思想的転換
LLVMは、アセンブリが持っていた：
- 高い表現力
- 制御構造への完全なアクセス
- 命令粒度の精緻な制御
という利点を残しつつ、以下を加えた：
- 抽象構造の再利用可能性
- 意味論的最適化の統合
- マルチアーキテクチャ対応の柔構成
つまり、アセンブリの“構文的限界”を乗り越える試みである。
結語：中間表現とは、意味を保持したまま再構成可能な構造である
アセンブリが「具体的すぎた」なら、
LLVM IRは「構造の自由を手にしたアセンブリ」である。
LLVMの登場により、アセンブリは“消える”のではなく、
より広い文脈で再利用されうる設計単位として昇華された。
"中間であること。それは妥協ではなく、あらゆる意味をつなぐための設計思想である。"