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分层类型模型（Layered Type Model）

设计原则：类型检查只发生在上层语言；下层实现是无类型的。 但底层原语不是完全不承诺类型——按语义通用性取光谱。

本文档对应 docs/improvement-plan.md 阶段 C4，是对 B3/C3 落地行为的正式描述。

1. 两层模型

┌─────────────────────────────────────────────────┐
│  上层 typed surface（TA 源码）                    │
│  · ADT 构造器 + 模式匹配                         │
│  · 带签名 fn（a -> b 注解、泛型、HOF）            │
│  · 类型化封装函数（"kons" 类，见 §5）             │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│  下层 untyped（VM / C 模块 / 字节码）             │
│  · tavm 运行时（NaN-boxing 值，tag=0xff01 等）    │
│  · C builtin 模块（str / vm / buf / file / net）  │
│  · 跨模块点号调用（module.fn）——模块加载期解析    │
└─────────────────────────────────────────────────┘

类型检查器（lib/bootstrap/typecheck.ta）只对上层源码做 Hindley-Milner 推断。 下层要么被上层显式承诺类型（§3），要么在加载期/运行时自行解析（§4）， 类型检查器对后者保持宽容。

2. 光谱规则（逐原语类型承诺）

按语义通用性，原语分成两类：

类别 判定标准 类型承诺 示例
真·通用原语 对任意值都成立，语义与具体类型无关 宽松多态（forall） cons / car / cdr / print / null? / pair? / int? / string? / symbol? / spawn / send / recv / monitor / receive-scan
语义绑定原语 语义强绑定到具体类型，传错类型必然是 bug 具体类型（无 forall） str.* 全部 / vm.get_arg / + - * / / < > <= >= / not / self

示例（C3 落地）：

3. 内置类型承诺清单（C3 审计产出）

来源：lib/bootstrap/typecheck.ta 的 make_builtin_env。分类：宽松 = forall 多态，绑定 = 具体类型。

宽松（真·通用）

原语 承诺类型 备注
car / cdr forall(a b, a -> b) / forall(a, a -> a) heterogeneous pair 合法
cons forall(a b, a -> b -> b) 元素类型不受约束
print forall(a c, a -> c) 返回类型自由
null? pair? int? string? symbol? forall(a, a -> bool) 类型谓词
spawn forall(a, a -> pid) 任意消息初始值
send forall(a b, a -> b -> b) 任意消息
recv / recv-commit / recv-skip forall(a, a) 消息类型自由
monitor forall(a b, a -> b)  
receive-scan forall(a b, (a -> b) -> b)  
vm.parse_source forall(a, string -> a) 解析产物类型自由
vm.is_builtin_module forall(a, a -> bool)  
vm.load_bytecode forall(a, a -> int)  

绑定（语义绑定）

原语 承诺类型 备注
str.eq string -> string -> bool  
str.concat string -> string -> string  
str.length string -> int  
str.char_at string -> int -> int  
str.substr string -> int -> int -> string  
str.to_int string -> int  
str.from_int int -> string  
str.index_of string -> string -> int  
str.to_sym string -> symbol C3 收紧（原 forall(a, string -> a)）
str.sym_to_str symbol -> string C3 收紧（原 forall(a, a -> string)）
vm.get_arg int -> string  
self pid 无参
+ - * / int -> int -> int  
< > <= >= int -> int -> bool  
not bool -> bool  

4. 下层的宽容面（B3 落地行为）

4.1 跨模块点号调用（module.fn）

typecheck.count_errors、codegen.compile 这类跨模块函数不在当前 env—— 它们由模块加载期解析（import 时注册）。B3 的 undefined 检测对 带点符号（str.index_of(sym, ".") > 0）豁免，保持历史宽松行为：

4.2 语言关键字：match / receive

match 和 receive 的模式位置（构造器、_ 通配、绑定变量）是 codegen 的职责，不参与类型推断（B3 前会误入函数调用路径报 E0002）：

4.3 块级 let（braced block 语句）

{ let f1 = make_closure(20) let f2 = f1(10) ... } 中，let 是无 body 语句，绑定延伸到同块后续语句。typechecker 的 let 形式假设 Lisp 嵌套语义， 因此预注册块内所有 let 绑定名（fresh tvar，宽松）：

4.4 C 模块（buf / file / net / bytes）

这些模块不在 typecheck env（tavm 加载期注册）。调用是宽松的（点号豁免）， 运行时负责错误处理。bytes 模块未实现——bytes(...)/bytes-length(...) 编译被 typecheck 拒绝（[E0002]，见 test/basic/bytes-basic-errors.ta）。

5. “kons” 类封装的定位

当下层行为通用但类型信息丢失时，在上层用带签名函数封装恢复类型安全：

// 例：给宽松的 cons 语义一个强类型的 List 门面
fn kons(x: int, xs: List(int)) -> List(int) {
  Cons(x, xs)          // 走 ADT 构造器，类型安全
}

6. 错误码

码 含义 示例输出
E0001 类型不匹配 [E0001] in function 'main' (line 5): arg 2 of map: cannot unify string with List(int)
E0002 未定义函数/符号 [E0002] in function 'main' (line 1): undefined function 'foo'

结构化错误（(kind . (ctx . payload))）为未来 LSP 铺路（阶段 B 收尾）。

7. 验证