在现代编译器设计中，汇编阶段常引入宏机制以复用复杂指令序列，如x86中的REP MOVSB或自定义DSP宏。然而，宏展开涉及参数替换与标签重定位，易引入捕获错误或语义偏移，导致低级代码不可靠。Coq形式化宏汇编器IR（Intermediate Representation）提供机器可检验的正确性保证，支持验证展开前后语义等价。
宏汇编IR的核心是简化汇编语言子集，仅保留展开必需元素。语法定义如下（伪Coq）：
Inductive instr : Type :=
| Label (n : nat)
| Mov (rd rs : reg)
| Add (rd rs rt : reg)
| MacroCall (name : string) (args : list reg)
| MacroDef (name : string) (params : list string) (body : list instr)
| EndMacro.
程序为list instr，包含定义与调用。展开算法desugar(p)递归处理：遇MacroDef收集定义库；遇MacroCall查找定义，实例化body（替换params为args，避免名称冲突用新鲜变量），重定位body内Label（偏移当前PC），插入展开结果。
为确保正确，定义big-step语义eval(p, state) → state'，state包括reg、pc、mem。展开正确性核心引理：∀p, state, desugar(p) = p' ⇒ eval(p, state) ∼ eval(p', state)，其中∼为观察等价（忽略宏指令）。
Coq实现中，先Module MacroIR，定义语法用Inductive。语义用coinductive big_step，支持循环宏。证明链：展开保持类型（params匹配args）；替换保结构（no capture via α-renaming）；语义保全（determinism + progress + preservation）。
关键tactic：lia解算术，simp折叠定义，induction on instr列表。规模参数：宏深度≤10（递归unfold避免栈溢），参数≤8（list有限），程序≤500指令（Qed<1min）。清单：
- Extraction到OCaml，集成LLVM测试宏展开。
- 风险：非卫生展开捕获label，用fresh_name生成唯一id（nat counter）。
- 回滚：若证明卡住，弱化到small-step单步等价。
- 监控：Qed时间、Extraction二进制验证随机宏。
此方法借鉴CompCert汇编验证，扩展到宏。Kennedy等在PPDP 2013称“Coq: the world’s best macro assembler”，印证Coq低级代码生成潜力。
实际落地：git clone项目，coq_makefile，make proof。验证如REP宏：定义REP ECX MOV [RDI],[RSI]；INC RDI/DEC RSI，展开后语义等价原串。
来源：Hacker News讨论Coq宏，CompCert项目，Kennedy PPDP 2013。