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docs/Monomorphisierung 2.md

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+Hier ist der vollständig aktualisierte Projektplan, der die Verwaltung des Caches als Environment-spezifische Aufgabe (statt global) korrekt abbildet.
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+# Monomorphisierung (Revidierter Plan v2)
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+09.11.2025 19:10
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+## Motivation
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+Der aktuelle Compiler ist in seiner Optimierungsfähigkeit limitiert. Der `TAstLowerer`-Pass implementiert eine hartkodierte statische Spezialisierung ausschließlich für vordefinierte Operatoren (z.B. `(+)` -> `TBinaryExpressionNode`). Alle anderen Aufrufe, einschließlich der restlichen RTL (z.B. `Abs`) und sämtlicher benutzerdefinierter Funktionen, werden zur Laufzeit dynamisch über den `vkMethod`-Pfad aufgelöst. Dieser Pfad erfordert das Boxing von Werten in `TDataValue`-Wrapper und einen Scope-Lookup, was einen signifikanten Performance-Overhead darstellt, selbst wenn alle Typen zur Compile-Zeit bekannt wären.
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+## Ziel
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+Implementierung einer **hybriden Monomorphisierungsstrategie** zur Compile-Zeit. Das Ziel ist die Eliminierung des `vkMethod`-Overheads für *alle* Aufrufe, deren Callee und Argumenttypen statisch auflösbar sind.
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+1.  **Statische Spezialisierung:** Aufrufe an bekannte Funktionen (RTL oder User-Code) mit bekannten Argumenttypen werden zur Compile-Zeit an eine hochoptimierte, statisch gebundene Implementierung gemappt.
+2.  **Dynamischer Fallback:** Aufrufe, die nicht statisch aufgelöst werden können (z.B. Higher-Order-Functions, bei denen der Callee aus einer Variable stammt), nutzen weiterhin den bestehenden `vkMethod`-Pfad.
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+Diese Strategie macht die spezialisierten `TBinaryExpressionNode` und `TUnaryExpressionNode` sowie den `TAstLowerer`-Pass obsolet und ersetzt sie durch einen generalisierten und wesentlich leistungsfähigeren Mechanismus.
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+## Ergebnis & Implementierungsplan
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+### 1. Erweiterung: `IFunctionCallNode`
+Anstatt einen neuen Knotentyp einzuführen, wird der bestehende `IFunctionCallNode` in `Myc.Ast.Nodes` erweitert, um *beide* Aufrufpfade (dynamisch und statisch) zu repräsentieren.
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+* Er erhält ein neues Property: **`StaticTarget: TDataValue.TFunc`**.
+* **Dynamischer Pfad (Default):** Wenn **`StaticTarget = nil`**, wird der Knoten wie bisher über den `vkMethod`-Pfad ausgewertet (dynamischer Dispatch über den `Callee`-Knoten).
+* **Statischer Pfad (Optimiert):** Wenn **`StaticTarget <> nil`**, ignoriert der Evaluator den `Callee`-Knoten und ruft stattdessen das **`StaticTarget`** direkt mit den ausgewerteten Argumenten auf.
+* Die `TAst.FunctionCall`-Factory in `Myc.Ast.pas` wird um einen optionalen **`AStaticTarget`**-Parameter erweitert.
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+### 2. Neue Compiler-Phase: `TStaticSpecializer`
+Ein neuer `TAstTransformer` namens `TStaticSpecializer` wird implementiert. Er läuft *nach* dem `TTypeChecker` (Phase 3) und *ersetzt* den `TAstLowerer` (Phase 4).
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+* **Konstruktor:** Der `TStaticSpecializer` erhält im Konstruktor eine Referenz auf den `IEnvironment`-spezifischen Monomorphisierungs-Cache (siehe Punkt 3).
+* **`VisitFunctionCall`-Logik:** Dies ist die Kernmethode.
+    1.  Sie prüft, ob der `Callee` des `IFunctionCallNode` ein `IIdentifierNode` ist (z.B. `+`, `Abs`, `my-func`).
+    2.  Sie prüft, ob *alle* Argumenttypen (`newArgs[i].StaticType`) statisch bekannt sind (d.h. nicht `stUnknown`).
+    3.  **Statischer Pfad (Ja):** Der `TStaticSpecializer` fragt den ihm übergebenen **Environment-Cache** nach einer spezialisierten `TDataValue.TFunc` ab. Bei Erfolg **klont** er den `IFunctionCallNode` (via CoW) und setzt dessen **`StaticTarget`**-Property auf die gefundene Funktion.
+    4.  **Dynamischer Pfad (Nein):** Der `IFunctionCallNode` wird (ggf. geklont, falls Kindknoten sich änderten) mit **`StaticTarget = nil`** zurückgegeben.
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+### 3. Der Environment-spezifische Cache
+Das **`IEnvironment`** verwaltet einen **Instanz-spezifischen** Cache (z.B. `TDictionary`), der bereits spezialisierte Funktionen vorhält. Dieser Cache ist *nicht* global oder statisch.
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+* Jede `IEnvironment`-Instanz (z.B. eine für Produktion, eine für Tests) hat ihren eigenen, isolierten Cache, der an ihre `RootScope` und RTL gebunden ist.
+* Die `TEnvironment`-Implementierung (in `Myc.Ast.Environment.pas`) wird um dieses `TDictionary`-Feld erweitert.
+* Der `TStaticSpecializer` erhält eine Referenz auf diesen Cache bei seiner Erstellung (z.B. über den Konstruktor).
+* **Schlüssel:** `(Funktions-ID, TArray<IStaticType>)`.
+    * *Funktions-ID*: Ein eindeutiger Bezeichner für den Callee, gebilded aus der `TResolvedAddress`, die innerhalb des  Environments einen eindeutigen Schlüssel darstellt.
+* **Wert:** Die spezialisierte `TDataValue.TFunc`.
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+### 4. Cache-Miss-Strategie (Inlining & User-Code)
+Wenn der `TStaticSpecializer` einen statisch auflösbaren Aufruf (z.B. `(my-func 10)`) findet, der noch nicht im **Environment-Cache** ist (Cache Miss):
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+1.  Er holt den AST-Body der Zielfunktion (z.B. `(+ x x)` aus `(def my-func (fn [x] (+ x x)))`).
+2.  Er instanziiert diesen Body, indem er das Wissen über die Argumenttypen (z.B. `x = stOrdinal`) anwendet.
+3.  Er lässt diesen neuen, instanziierten AST-Body (`(+ <x:Ordinal> <x:Ordinal>)`) rekursiv durch die relevanten Compiler-Phasen laufen (mindestens `TypeCheck` und `Specialize`).
+4.  Der `Specialize`-Pass wandelt den Body (z.B. `(+ <x:Ordinal> <x:Ordinal>)`) rekursiv in einen *neuen* `IFunctionCallNode` um, dessen **`StaticTarget`** auf die RTL-Funktion `@TRtlFunctions.Add_Ordinal_Ordinal` zeigt.
+5.  Das Ergebnis (die `TDataValue.TFunc`, die den optimierten Body repräsentiert) wird im **Environment-Cache** gespeichert.
+6.  Der ursprüngliche `IFunctionCallNode` `(my-func 10)` wird durch einen Klon ersetzt, dessen **`StaticTarget`** auf die soeben kompilierte Funktion zeigt.
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+### 5. RTL-Erweiterung
+* `Myc.Ast.RTL.Core` wird um statisch typisierte Implementierungen (z.B. `class function Add_Ordinal_Ordinal(A, B: Int64): Int64; static;`) erweitert.
+* Die `TRtlRegistry` wird angepasst, um diese statischen Signaturen zu indizieren und als "Bootstrap" für den Monomorphisierungs-Cache bereitzustellen.
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+### 6. Evaluator-Anpassung (`TEvaluatorVisitor`)
+* `VisitFunctionCall` wird modifiziert, um beide Pfade zu behandeln:
+    1.  **Statischer Pfad:** `if Assigned(Node.StaticTarget) then`
+        * Wertet die Argument-Nodes aus (mit `Assert(arg.IsTyped)`).
+        * Marshallt die `TDataValue`-Ergebnisse direkt in die erwarteten nativen Typen.
+        * Ruft das **`Node.StaticTarget`** direkt auf.
+        * Wrappt das Ergebnis zurück in ein `TDataValue`.
+        * Ruft `HandleTCO` auf (falls das **`StaticTarget`** ein `recur` war).
+    2.  **Dynamischer Pfad:** `else`
+        * Behält die bestehende Logik (`vkMethod`-Lookup) und die TCO-Thunk-Erzeugung bei (`if Node.IsTailCall then ...`).
+* `VisitBinaryExpression` und `VisitUnaryExpression` werden entfernt.
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+### 7. Auswirkungen auf TCO (Tail Call Optimization)
+* Die TCO bleibt für `recur` und *dynamische* `fn`-Aufrufe (die `IFunctionCallNode` mit **`StaticTarget = nil`** bleiben) voll funktionsfähig und erzeugt `TThunk`s.
+* Ein `IFunctionCallNode` mit gesetztem **`StaticTarget`** (z.B. `(Abs x)`) in einer Tail-Position wird *nicht* per TCO optimiert. Er ist per Definition keine Rekursion. Der `TEvaluatorVisitor` führt ihn direkt aus und beendet damit korrekt die Trampolin-Schleife.
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+## TODO
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+* `IFunctionCallNode` in `Myc.Ast.Nodes` um **`StaticTarget: TDataValue.TFunc`** erweitern.
+* `TFunctionCallNode` (Implementierungsklasse) um Feld, Konstruktorparameter und Getter erweitern.
+* `TAst.FunctionCall`-Factory in `Myc.Ast.pas` um optionalen **`AStaticTarget`**-Parameter erweitern.
+* `TAstTransformer.VisitFunctionCall` in `Myc.Ast.Visitor` anpassen, um **`StaticTarget`** bei CoW zu kopieren.
+* `TBinaryExpressionNode`, `TUnaryExpressionNode` (und ihre `Visit...`-Methoden) aus allen Units (`Nodes`, `Visitor`, `Dumper`, `Evaluator`, `Lowerer`, `Json`, `Fmx.AstEditor.Node`) entfernen.
+* `TAstLowerer` aus dem Kompilierungsprozess in `TEnvironment.Compile` entfernen.
+* `Myc.Ast.RTL.Core` um statisch typisierte Funktionsvarianten für alle Operatoren und gängige Funktionen (Abs, Trunc etc.) ergänzen.
+* `TRtlRegistry` erweitern, um diese statischen Signaturen zu indizieren.
+* **`IEnvironment`** (und Implementierung) um einen Member für den Monomorphisierungs-Cache erweitern.
+* `TStaticSpecializer` als neuen `TAstTransformer`-Pass implementieren.
+* **`TStaticSpecializer`-Konstruktor** erweitern, um den Cache vom `IEnvironment` entgegenzunehmen.
+* `TStaticSpecializer.VisitFunctionCall` mit der Logik für statische/dynamische Pfade implementieren (Klonen des `IFunctionCallNode` mit gesetztem **`StaticTarget`**).
+* Monomorphisierungs-Cache (Lookup und "Cache Miss"-Rekursion) im `TStaticSpecializer` implementieren (unter Verwendung des **Environment-Caches**).
+* `TEnvironment.Compile` aktualisieren, um den `TStaticSpecializer` anstelle des `TAstLowerer` aufzurufen.
+* `TEvaluatorVisitor.VisitFunctionCall` modifizieren, um den statischen Pfad (`if Assigned(Node.StaticTarget)`) zu implementieren.