[backend]引入了新的pass，负责消除数组复杂地址访问

src/AddressCalculationExpansion.cpp

@@ -0,0 +1,221 @@
+#include "AddressCalculationExpansion.h"
+#include <iostream>
+#include <vector>
+#include <algorithm> // for std::reverse (if needed, although not used in final version)
+#include "IR.h"      // 确保IR.h包含所有类型和指令的定义，特别是ConstantValue, AllocaInst, GlobalValue
+#include "IRBuilder.h" // 确保这里也包含 IRBuilder.h
+
+extern int DEBUG; // 假设有一个全局的DEBUG宏
+
+namespace sysy {
+
+bool AddressCalculationExpansion::run() {
+    bool changed = false;
+
+    // 遍历所有函数
+    for (auto& funcPair : pModule->getFunctions()) {
+        Function* func = funcPair.second.get();
+
+        // 遍历函数中的所有基本块
+        for (auto& bb_ptr : func->getBasicBlocks()) {
+            BasicBlock* bb = bb_ptr.get();
+            // 使用list迭代器，因为可能会删除元素
+            for (auto it = bb->getInstructions().begin(); it != bb->getInstructions().end(); ) {
+                Instruction* inst = it->get();
+
+                Value* basePointer = nullptr;
+                Value* valueToStore = nullptr; // 仅用于 StoreInst
+                size_t firstIndexOperandIdx = 0; // 第一个索引操作数在指令操作数列表中的位置
+                size_t numBaseOperands = 0;      // Load/Store指令的基础操作数数量
+
+                if (inst->isLoad()) {
+                    // LoadInst: %result = load Type, Type* %ptr, Index1, Index2, ...
+                    // 操作数: pointer(0), index1(1), index2(2), ...
+                    numBaseOperands = 1; // 只有指针操作数
+                    basePointer = inst->getOperand(0);
+                    firstIndexOperandIdx = 1;
+                } else if (inst->isStore()) {
+                    // StoreInst: store Type %val, Type* %ptr, Index1, Index2, ...
+                    // 操作数: value(0), pointer(1), index1(2), index2(3), ...
+                    numBaseOperands = 2; // value 和 pointer 操作数
+                    valueToStore = inst->getOperand(0);
+                    basePointer = inst->getOperand(1);
+                    firstIndexOperandIdx = 2;
+                } else {
+                    ++it;
+                    continue;
+                }
+
+                // 如果操作数数量 <= 基础操作数数量，说明没有索引，跳过
+                if (inst->getNumOperands() <= numBaseOperands) {
+                    ++it;
+                    continue;
+                }
+
+                // 获取数组的维度信息
+                std::vector<int> dims; // 存储数组的维度大小（整数）
+
+                // 统一获取维度的方式，不再使用 ArrayType
+                if (AllocaInst* allocaInst = dynamic_cast<AllocaInst*>(basePointer)) {
+                    // MODIFICATION: 将 getValue() 替换为 getValue<int>()
+                    for (const auto& use_ptr : allocaInst->getDims()) {
+                        Value* dimValue = use_ptr->getValue();
+                        if (ConstantValue* constVal = dynamic_cast<ConstantValue*>(dimValue)) {
+                            dims.push_back(constVal->getValue<int>()); // MODIFICATION: 明确指定模板参数为 int
+                        } else {
+                            // 如果维度不是 ConstantValue，或者不是整数，这里需要根据你的IR定义进行处理
+                            std::cerr << "Warning: AllocaInst dimension is not a constant integer. Skipping GEP expansion for: ";
+                            SysYPrinter::printValue(allocaInst);
+                            std::cerr << "\n";
+                            dims.clear(); // 清空，表示无法获取有效维度
+                            break;
+                        }
+                    }
+                } else if (GlobalValue* globalValue = dynamic_cast<GlobalValue*>(basePointer)) {
+                    // 处理 GlobalValue 的维度
+                    // 假设 GlobalValue 也有类似 AllocaInst 的 getNumDims() 和 getDim() 方法
+                    // 这需要根据你的 GlobalValue 实际定义来验证和实现
+                    // 如果 GlobalValue::getType() 是 PointerType，其 baseType 可能是另一个 PointerType
+                    // 或者 GlobalValue 自身就存储了维度
+                    
+                    // 暂时跳过 GlobalValue 的 GEP 展开，如果无法确定其维度
+                    std::cerr << "Warning: GlobalValue dimension handling needs explicit implementation for GEP expansion. Skipping GEP for: ";
+                    SysYPrinter::printValue(globalValue);
+                    std::cerr << "\n";
+                    ++it;
+                    continue; 
+
+                } else {
+                    // 基指针不是 AllocaInst 也不是 GlobalValue，或者无法处理其维度
+                    // 这可能是函数参数（指针到数组），或者其他复杂指针
+                    std::cerr << "Warning: Base pointer is not AllocaInst/GlobalValue or its array dimensions cannot be determined for GEP expansion. Skipping GEP for: ";
+                    SysYPrinter::printValue(basePointer);
+                    std::cerr << " in instruction ";
+                    SysYPrinter::printInst(inst);
+                    std::cerr << "\n";
+                    ++it;
+                    continue;
+                }
+
+                // 如果没有获取到有效的维度信息（例如，AllocaInst 没有维度但我们预期有，或者解析失败）
+                // 且不是一个标量 Load/Store（即有索引）
+                if (dims.empty() && (inst->getNumOperands() > numBaseOperands)) {
+                    if (DEBUG) {
+                        std::cerr << "ACE Warning: Could not get valid array dimensions for ";
+                        SysYPrinter::printValue(basePointer);
+                        std::cerr << " in instruction ";
+                        SysYPrinter::printInst(inst);
+                        std::cerr << " (expected dimensions for indices, but got none).\n";
+                    }
+                    ++it;
+                    continue;
+                }
+
+                // 收集所有索引操作数
+                std::vector<Value*> indexOperands;
+                for (size_t i = firstIndexOperandIdx; i < inst->getNumOperands(); ++i) {
+                    indexOperands.push_back(inst->getOperand(i));
+                }
+
+                // 检查索引数量是否与维度匹配 (一个简单的健全性检查)
+                // 只有当 basePointer 是 AllocaInst 或 GlobalValue 且有明确维度时才进行此检查
+                if (AllocaInst* allocaInst = dynamic_cast<AllocaInst*>(basePointer)) {
+                    if (allocaInst->getNumDims() != indexOperands.size()) {
+                        if (DEBUG) {
+                            std::cerr << "ACE Warning: Index count (" << indexOperands.size() << ") does not match AllocaInst dimensions (" << allocaInst->getNumDims() << ") for instruction ";
+                            SysYPrinter::printInst(inst);
+                            std::cerr << "\n";
+                        }
+                        ++it;
+                        continue;
+                    }
+                }
+                // TODO: 对 GlobalValue 也做类似检查
+
+
+                // 最终线性偏移量 (字节数)
+                // 初始化为0，因为所有偏移都是相对于基地址
+                Value* totalOffset = ConstantValue::get(0); 
+
+                // 在当前Load/Store指令之前设置插入点
+                pBuilder->setPosition(bb, it);
+
+                // 遍历所有索引来计算地址
+                // 累加每个维度贡献的偏移量
+                for (size_t i = 0; i < indexOperands.size(); ++i) {
+                    Value* index = indexOperands[i];
+
+                    // 计算当前维度索引的步长（字节数）
+                    int stride = calculateStride(dims, i);
+                    Value* strideConst = ConstantValue::get(stride); 
+
+                    // 1. 计算当前索引的偏移量: %current_dim_offset = index * stride
+                    Type* intType = Type::getIntType(); // 假设索引和偏移量都是int类型
+                    BinaryInst* currentDimOffsetInst = pBuilder->createBinaryInst(Instruction::kMul, intType, index, strideConst); 
+                    // UD 链管理由 IRBuilder 负责，不需要手动 addUse
+
+                    // 2. 将当前维度偏移量加到累计总偏移量上: %new_total_offset = total_offset + current_dim_offset
+                    BinaryInst* newTotalOffsetInst = pBuilder->createBinaryInst(Instruction::kAdd, intType, totalOffset, currentDimOffsetInst);
+                    // UD 链管理由 IRBuilder 负责，不需要手动 addUse
+                    
+                    totalOffset = newTotalOffsetInst; // 更新累计总偏移量
+                }
+
+                // 创建新的LoadInst或StoreInst，将计算出的总偏移量作为唯一的偏移量参数
+                Instruction* newInst = nullptr;
+                // 新 Load/Store 指令的索引列表，只包含计算出的总偏移量
+                std::vector<Value*> newIndices = {totalOffset}; // 将 totalOffset 作为索引
+
+                if (inst->isLoad()) {
+                    newInst = pBuilder->createLoadInst(basePointer, newIndices); 
+                    // 替换所有使用旧LoadInst结果的地方
+                    inst->replaceAllUsesWith(newInst);
+                } else { // StoreInst
+                    newInst = pBuilder->createStoreInst(valueToStore, basePointer, newIndices); 
+                }
+                
+                // 删除原始的LoadInst或StoreInst
+                // 注意：这里需要先让迭代器指向下一个指令，再删除当前指令
+                Instruction* oldInst = it->get();
+                ++it; // 提前移动迭代器
+                
+                // 清理旧指令的UD链，修正 getOperandAsUse 的使用
+                // Instruction 没有 getOperandAsUse()。我们通过 getOperand(i) 获取 Value*，
+                // 然后从该 Value* 的 uses 列表中找到并移除对应 oldInst 的 Use。
+                for(size_t i = 0; i < oldInst->getNumOperands(); ++i) {
+                    Value* operandValue = oldInst->getOperand(i);
+                    if (operandValue) {
+                        for (auto use_it = operandValue->getUses().begin(); use_it != operandValue->getUses().end(); ++use_it) {
+                            if ((*use_it)->getUser() == oldInst && (*use_it)->getIndex() == i) {
+                                operandValue->removeUse(*use_it);
+                                break; // 找到并移除了，可以跳出内层循环
+                            }
+                        }
+                    }
+                }
+                
+                // 从基本块中删除旧指令
+                // 使用 BasicBlock 的 list 的 erase 方法
+                bb->getInstructions().erase(std::prev(it)); // it 已经向前移动，所以需要 prev(it) 指向旧指令的位置
+
+                changed = true;
+                if (DEBUG) {
+                    std::cerr << "ACE: Expanded array access. New insts leading to final offset:\n";
+                    // 检查 totalOffset 是否是 Instruction 类型才能打印
+                    if (Instruction* offsetInst = dynamic_cast<Instruction*>(totalOffset)) { 
+                        SysYPrinter::printInst(offsetInst);
+                    } else {
+                        SysYPrinter::printValue(totalOffset); // 如果是常量，打印Value
+                    }
+                    std::cerr << "ACE: New Load/Store instruction:\n";
+                    SysYPrinter::printInst(newInst);
+                    std::cerr << "--------------------------------\n";
+                }
+                // 迭代器it已经提前移动，无需再次++it
+            }
+        }
+    }
+    return changed;
+}
+
+} // namespace sysy

src/CMakeLists.txt

@@ -24,6 +24,7 @@ add_executable(sysyc
   SysYIROptPre.cpp
   SysYIRAnalyser.cpp
   DeadCodeElimination.cpp
+  AddressCalculationExpansion.cpp
   Mem2Reg.cpp
   Reg2Mem.cpp
   RISCv64Backend.cpp

src/include/AddressCalculationExpansion.h

@@ -0,0 +1,59 @@
+#pragma once
+
+#include "IR.h" // 假设IR.h包含了Module, Function, BasicBlock, Instruction, Value, IRBuilder, Type等定义
+#include "IRBuilder.h" // 需要IRBuilder来创建新指令
+#include "SysYIRPrinter.h" // 新增: 用于调试输出
+#include <memory>
+#include <string>
+#include <unordered_map>
+#include <vector>
+#include <list> // 用于迭代和修改指令列表
+#include <algorithm> // for std::reverse (if needed, although not used in final version)
+#include <iostream> // MODIFICATION: 用于警告输出
+
+namespace sysy {
+
+/**
+ * @brief AddressCalculationExpansion Pass
+ *
+ * 这是一个IR优化Pass，用于将LoadInst和StoreInst中包含的多维数组索引
+ * 显式地转换为IR中的BinaryInst（乘法和加法）序列，并生成带有线性偏移量的
+ * LoadInst/StoreInst。
+ *
+ * 目的：确保在寄存器分配之前，所有中间地址计算的结果都有明确的IR指令和对应的虚拟寄存器，
+ * 从而避免在后端DAG构建时临时创建值而导致寄存器分配缺失的问题。
+ *
+ * SysY语言特性：
+ * - 无指针类型（所有数组访问的基地址是alloca或global的AllocaType/ArrayType）
+ * - 数据类型只有int和float，且都占用4字节。
+ * - LoadInst和StoreInst直接接受多个索引作为额外操作数。
+ */
+class AddressCalculationExpansion {
+private:
+    Module* pModule;
+    IRBuilder* pBuilder; // 用于在IR中插入新指令
+
+    // 数组元素的固定大小，根据SysY特性，int和float都是4字节
+    static const int ELEMENT_SIZE = 4;
+
+    // 辅助函数：根据数组的维度信息和当前索引的维度，计算该索引的步长（字节数）
+    // dims: 包含所有维度大小的vector，例如 {2, 3, 4}
+    // currentDimIndex: 当前正在处理的索引在 dims 中的位置 (0, 1, 2...)
+    int calculateStride(const std::vector<int>& dims, size_t currentDimIndex) {
+        int stride = ELEMENT_SIZE; // 最内层元素大小 (4字节)
+        // 乘以当前维度之后的所有维度的大小
+        for (size_t i = currentDimIndex + 1; i < dims.size(); ++i) {
+            stride *= dims[i];
+        }
+        return stride;
+    }
+
+public:
+    AddressCalculationExpansion(Module* module, IRBuilder* builder)
+        : pModule(module), pBuilder(builder) {}
+
+    // 运行此Pass
+    bool run();
+};
+
+} // namespace sysy

src/sysyc.cpp

@@ -17,6 +17,7 @@ using namespace antlr4;
 #include "RISCv64Backend.h"
 #include "SysYIRAnalyser.h"
 #include "DeadCodeElimination.h"
+#include "AddressCalculationExpansion.h"
 #include "Mem2Reg.h"
 #include "Reg2Mem.h"
 
@@ -143,20 +144,19 @@ int main(int argc, char **argv) {
     cout << "=== After CFA & AVA (Default) ===\n";
     SysYPrinter(moduleIR).printIR(); // 临时打印器用于调试
   }
-
-  DeadCodeElimination dce(moduleIR, &cfa, &ava);
-  dce.runDCEPipeline();
-  if (DEBUG) {
-    cout << "=== After 1st DCE (Default) ===\n";
-    SysYPrinter(moduleIR).printIR();
+  AddressCalculationExpansion ace(moduleIR, builder);
+  if (ace.run()) {
+      cout << "AddressCalculationExpansion made changes.\n";
+      // 如果 ACE 改变了IR，并且 DEBUG 模式开启，可以考虑打印IR
+      if (DEBUG) {
+          cout << "=== After AddressCalculationExpansion ===\n";
+          SysYPrinter(moduleIR).printIR();
+      }
+  } else {
+      cout << "AddressCalculationExpansion made no changes.\n";
   }
 
 
-
-
-
-
-
   // 根据优化级别，执行额外的优化 pass
   if (optLevel >= 1) { 
     cout << "Applying additional -O" << optLevel << " optimizations...\n";
@@ -174,6 +174,12 @@ int main(int argc, char **argv) {
     // MyCustomOpt2 opt2_pass(moduleIR, builder, &cfa); // 假设需要CFA
     // opt2_pass.run();
     // ... 更多 -O1 特有的优化
+    DeadCodeElimination dce(moduleIR, &cfa, &ava);
+    dce.runDCEPipeline();
+    if (DEBUG) {
+      cout << "=== After 1st DCE (Default) ===\n";
+      SysYPrinter(moduleIR).printIR();
+    }
 
     Mem2Reg mem2reg(moduleIR, builder, &cfa, &ava);
     mem2reg.mem2regPipeline();
@@ -212,7 +218,7 @@ int main(int argc, char **argv) {
   // 设置 DEBUG 模式（如果指定了 'asmd'）
   if (argStopAfter == "asmd") {
     DEBUG = 1;
-    DEEPDEBUG = 1;
+    // DEEPDEBUG = 1;
   }
   sysy::RISCv64CodeGen codegen(moduleIR); // 传入优化后的 moduleIR
   string asmCode = codegen.code_gen();