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#include "CalleeSavedHandler.h"
#include <set>
#include <algorithm>
namespace sysy {
char CalleeSavedHandler::ID = 0;
bool CalleeSavedHandler::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
// This pass works on MachineFunction level, not IR level
return false;
}
void CalleeSavedHandler::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) {
// 此 Pass 负责分析、分配栈空间并插入 callee-saved 寄存器的保存/恢复指令。
// 它通过与 FrameInfo 协作,确保为 callee-saved 寄存器分配的空间与局部变量/溢出槽的空间不冲突。
// 这样做可以使生成的 sd/ld 指令能被后续的优化 Pass (如 PostRA-Scheduler) 处理。
StackFrameInfo& frame_info = mfunc->getFrameInfo();
std::set<PhysicalReg> used_callee_saved;
// 1. 扫描所有指令找出被使用的s寄存器 (s1-s11)
for (auto& mbb : mfunc->getBlocks()) {
for (auto& instr : mbb->getInstructions()) {
for (auto& op : instr->getOperands()) {
auto check_and_insert_reg = [&](RegOperand* reg_op) {
if (!reg_op->isVirtual()) {
PhysicalReg preg = reg_op->getPReg();
if (preg >= PhysicalReg::S1 && preg <= PhysicalReg::S11) {
used_callee_saved.insert(preg);
}
}
};
if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
check_and_insert_reg(static_cast<RegOperand*>(op.get()));
} else if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
check_and_insert_reg(static_cast<MemOperand*>(op.get())->getBase());
}
}
}
}
if (used_callee_saved.empty()) {
frame_info.callee_saved_size = 0; // 确保大小被初始化
return; // 无需操作
}
// 2. 计算为 callee-saved 寄存器分配的栈空间
// 这里的关键是,偏移的基准点要在局部变量和溢出槽之下。
int callee_saved_size = used_callee_saved.size() * 8;
frame_info.callee_saved_size = callee_saved_size; // 将大小存入 FrameInfo
// 3. 计算无冲突的栈偏移
// 栈向下增长,所以偏移是负数。
// ra/s0 占用 -8 和 -16。局部变量和溢出区在它们之下。callee-saved 区在更下方。
// 我们使用相对于 s0 的偏移。s0 将指向栈顶 (sp + total_size)。
int base_offset = -16 - frame_info.locals_size - frame_info.spill_size;
// 为了栈帧布局确定性,对寄存器进行排序
std::vector<PhysicalReg> sorted_regs(used_callee_saved.begin(), used_callee_saved.end());
std::sort(sorted_regs.begin(), sorted_regs.end());
// 4. 在函数序言插入保存指令
MachineBasicBlock* entry_block = mfunc->getBlocks().front().get();
auto& entry_instrs = entry_block->getInstructions();
auto prologue_end = entry_instrs.begin();
// 找到序言结束的位置通常是addi s0, sp, size之后但为了让优化器看到我们插在更前面
// 合理的位置是在 IR 指令开始之前,即在任何非序言指令(如第一个标签)之前。
// 为简单起见,我们直接插入到块的开头,后续重排 pass 会处理。
// (更优的实现会寻找一个特定的插入点)
int current_offset = base_offset;
for (PhysicalReg reg : sorted_regs) {
auto sd = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::SD);
sd->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(reg));
sd->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0), // 基址为帧指针 s0
std::make_unique<ImmOperand>(current_offset)
));
// 从头部插入,但要放在函数标签之后
entry_instrs.insert(entry_instrs.begin() + 1, std::move(sd));
current_offset -= 8;
}
// 5. 在函数结尾ret之前插入恢复指令使用反向遍历来避免迭代器失效
for (auto& mbb : mfunc->getBlocks()) {
// 使用手动控制的反向循环
for (auto it = mbb->getInstructions().begin(); it != mbb->getInstructions().end(); ++it) {
if ((*it)->getOpcode() == RVOpcodes::RET) {
// 1. 创建一个临时vector来存储所有需要插入的恢复指令
std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> restore_instrs;
int current_offset_load = base_offset;
// 以相同的顺序(例如 s1, s2, ...)创建恢复指令
for (PhysicalReg reg : sorted_regs) {
auto ld = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LD);
ld->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(reg));
ld->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0),
std::make_unique<ImmOperand>(current_offset_load)
));
restore_instrs.push_back(std::move(ld));
current_offset_load -= 8;
}
// 2. 使用 make_move_iterator 一次性将所有恢复指令插入到 RET 指令之前
// 这可以高效地转移指令的所有权,并且只让迭代器失效一次。
if (!restore_instrs.empty()) {
mbb->getInstructions().insert(it,
std::make_move_iterator(restore_instrs.begin()),
std::make_move_iterator(restore_instrs.end())
);
}
// 找到了RET并处理完毕后就可以跳出内层循环继续寻找下一个基本块
break;
}
}
}
}
} // namespace sysy