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nudt-compiler-cpp/doc/Lab3-指令选择与汇编生成.md
2026-03-13 16:22:04 +08:00

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Lab3指令选择与汇编生成

1. 本实验定位

本仓库当前提供了一个“最小可运行”的 IR -> AArch64 汇编示例链路。
Lab3 的目标是在该示例基础上扩展后端语义覆盖范围,逐步把更多 SysY IR 正确翻译为目标平台汇编代码。

2. Lab3 要求

需要同学完成:

  1. 熟悉 MIR 相关数据结构与后端阶段接口。
  2. 理解当前 IR -> MIR -> 汇编输出的最小实现流程。
  3. 在现有框架上扩展后端代码生成能力,使其覆盖课程要求的 SysY 语义。

3. 相关文件

以下文件与本实验内容相关,建议优先阅读。

  • include/mir/MIR.h
  • src/mir/Lowering.cpp
  • src/mir/RegAlloc.cpp
  • src/mir/FrameLowering.cpp
  • src/mir/AsmPrinter.cpp

4. 当前最小示例实现说明

当前 IR -> 汇编仅覆盖最小子集:

  1. 仅支持单函数 main、单基本块的最小流程。
  2. 仅支持由当前 Lab2 最小 IR 产生的 allocaloadstoreaddret
  3. 局部变量与中间结果当前统一采用栈槽模型:所有值先映射到栈槽,再通过固定寄存器 w0w8w9 配合 ldur/stur/add 生成汇编。
  4. RegAlloc 当前仅执行最小一致性检查,不实现真实寄存器分配。
  5. FrameLowering 当前会插入最小序言/尾声,并按 16 字节对齐栈帧。

说明:当前阶段后端主要用于演示完整流程。即使中间值可以暂存在寄存器中,也会先写回栈槽,而不是直接构造更接近最终机器代码的寄存器流。后续实验中,同学可按需求继续扩展指令选择、寄存器分配、调用约定与控制流相关功能。

5. 构建与运行

cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build -j "$(nproc)"

6. Lab3 验证方式

可先用单个样例检查汇编输出是否基本正确:

./build/bin/compiler --emit-asm test/test_case/function/simple_add.sy

推荐使用统一脚本验证 “源码 -> 汇编 -> 可执行程序” 整体链路。--run 模式下会自动读取同名 .in,并将程序输出与退出码和同名 .out 比对,用于验证后端代码生成的正确性:

./scripts/verify_asm.sh test/test_case/function/simple_add.sy test/test_result/function/asm --run

若最终输出 输出匹配: test/test_case/simple_add.out,说明当前示例用例 return a + b 的完整后端链路已经跑通。 但最终不能只检查 simple_add。完成 Lab3 后,应对 test/test_case 下全部测试用例逐个回归,确认代码生成结果能够通过统一验证;如有需要,也可以自行编写批量测试脚本统一执行。