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[midend]后端适配GEP

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Lixuanwang
2025-07-25 12:00:47 +08:00
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126
src/RISCv64ISel.cpp
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@@ -794,30 +794,23 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
case DAGNode::GET_ELEMENT_PTR: {
auto gep = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(node->value);
// 获取GEP指令最终要写入的目标虚拟寄存器
auto result_vreg = getVReg(gep);
// --- Step 1: 获取基地址 ---
// --- Step 1: 获取基地址 (此部分逻辑正确，保持不变) ---
auto base_ptr_node = node->operands[0];
// 创建一个新的vreg作为地址累加器
auto current_addr_vreg = getNewVReg();
// 判断基指针是局部数组还是全局数组，并生成获取其基地址的指令
if (auto alloca_base = dynamic_cast<AllocaInst*>(base_ptr_node->value)) {
// 基指针是局部数组(在栈上)，使用FRAME_ADDR伪指令获取其地址
auto frame_addr_instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::FRAME_ADDR);
frame_addr_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(current_addr_vreg));
frame_addr_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(getVReg(alloca_base)));
CurMBB->addInstruction(std::move(frame_addr_instr));
} else if (auto global_base = dynamic_cast<GlobalValue*>(base_ptr_node->value)) {
// 基指针是全局数组，使用LA伪指令加载其地址
auto la_instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LA);
la_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(current_addr_vreg));
la_instr->addOperand(std::make_unique<LabelOperand>(global_base->getName()));
CurMBB->addInstruction(std::move(la_instr));
} else {
// 如果基指针是另一个计算结果（例如函数参数传递来的数组地址），
// 直接用MV指令将其值赋给地址累加器
auto base_vreg = getVReg(base_ptr_node->value);
auto mv = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MV);
mv->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(current_addr_vreg));
@@ -825,72 +818,75 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
CurMBB->addInstruction(std::move(mv));
}
// --- Step 2: 迭代处理每个索引，累加偏移量 ---
// 获取数组的类型，并剥掉最外层的指针
// --- Step 2: [最终权威版] 遵循LLVM GEP语义迭代计算地址 ---
// 初始被索引的类型，是基指针指向的那个类型 (例如, [2 x i32])
Type* current_type = gep->getBasePointer()->getType()->as<PointerType>()->getBaseType();
// 遍历所有索引 (DAGNode的操作数从第1个开始是索引)
for (size_t i = 1; i < node->operands.size(); ++i) {
auto index_node = node->operands[i];
// 迭代处理 GEP 的每一个索引
for (size_t i = 0; i < gep->getNumIndices(); ++i) {
Value* indexValue = gep->getIndex(i);
// [修复] 核心修复逻辑在这里
// GEP可以索引数组，也可以索引指针（数组退化的结果）
unsigned element_size = 0;
Type* element_type = nullptr;
// GEP的第一个索引以整个 `current_type` 的大小为步长。
// 后续的索引则以 `current_type` 的元素大小为步长。
// 这一步是计算地址偏移的关键。
unsigned stride = getTypeSizeInBytes(current_type);
// 如果步长为0（例如对一个void类型或空结构体索引），则不产生任何偏移
if (stride != 0) {
// --- 为当前索引和步长生成偏移计算指令 ---
auto offset_vreg = getNewVReg();
auto index_vreg = getVReg(indexValue);
// 如果索引是常量，先用 LI 指令加载到虚拟寄存器
if (auto const_index = dynamic_cast<ConstantValue*>(indexValue)) {
auto li = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
li->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(index_vreg));
li->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(const_index->getInt()));
CurMBB->addInstruction(std::move(li));
}
// 优化：如果步长是1，可以直接移动(MV)作为偏移量，无需乘法
if (stride == 1) {
auto mv = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MV);
mv->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(offset_vreg));
mv->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(index_vreg));
CurMBB->addInstruction(std::move(mv));
} else {
// 步长不为1，需要生成乘法指令
auto size_vreg = getNewVReg();
auto li_size = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
li_size->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(size_vreg));
li_size->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(stride));
CurMBB->addInstruction(std::move(li_size));
auto mul = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MULW);
mul->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(offset_vreg));
mul->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(index_vreg));
mul->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(size_vreg));
CurMBB->addInstruction(std::move(mul));
}
// 将计算出的偏移量累加到当前地址上
auto add = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADD);
add->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(current_addr_vreg));
add->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(current_addr_vreg));
add->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(offset_vreg));
CurMBB->addInstruction(std::move(add));
}
// --- 为下一次迭代更新类型：深入一层 ---
if (auto array_type = current_type->as<ArrayType>()) {
// 情况一：当前正在索引一个数组类型，例如 a[i] 中的 a
element_type = array_type->getElementType();
element_size = getTypeSizeInBytes(element_type);
current_type = array_type->getElementType();
} else if (auto ptr_type = current_type->as<PointerType>()) {
// 情况二：当前正在索引一个指针类型，例如函数参数 p[] 经过退化后的 p
element_type = ptr_type->getBaseType();
element_size = getTypeSizeInBytes(element_type);
} else {
// 如果既不是数组也不是指针，那么无法进行索引
assert(false && "GEP can only index into an array or pointer type.");
// 这种情况不应该在第二次迭代后发生，但为了逻辑健壮性保留
current_type = ptr_type->getBaseType();
}
// 更新current_type，为下一次迭代做准备（处理多维数组）
current_type = element_type;
// --- 计算偏移量: offset = index * element_size ---
auto offset_vreg = getNewVReg();
auto index_vreg = getVReg(index_node->value);
// 如果索引本身是个常量，需要先用LI指令加载到虚拟寄存器中
if (auto const_index = dynamic_cast<ConstantValue*>(index_node->value)) {
auto li = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
li->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(index_vreg));
li->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(const_index->getInt()));
CurMBB->addInstruction(std::move(li));
}
// 将元素大小加载到临时寄存器
auto size_vreg = getNewVReg();
auto li_size = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
li_size->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(size_vreg));
li_size->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(element_size));
CurMBB->addInstruction(std::move(li_size));
// 执行乘法: offset_vreg = index_vreg * size_vreg
// SysY中数组索引计算用32位乘法足够
auto mul = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MULW);
mul->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(offset_vreg));
mul->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(index_vreg));
mul->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(size_vreg));
CurMBB->addInstruction(std::move(mul));
// 累加地址: current_addr_vreg = current_addr_vreg + offset_vreg
// 指针地址是64位的，用ADD指令
auto add = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADD);
add->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(current_addr_vreg));
add->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(current_addr_vreg));
add->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(offset_vreg));
CurMBB->addInstruction(std::move(add));
// 如果`current_type`已经是i32等基本类型，它会保持不变，
// 但下一次循环如果还有索引，`getTypeSizeInBytes(i32)`仍然能正确计算步长。
}
// --- Step 3: 将最终地址存入GEP的目标vreg ---
// --- Step 3: 将最终计算出的地址存入GEP的目标虚拟寄存器 (保持不变) ---
auto final_mv = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MV);
final_mv->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(result_vreg));
final_mv->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(current_addr_vreg));

12
src/include/RISCv64Passes.h
View File

@@ -6,13 +6,13 @@
namespace sysy {
/**
* @class Pass
* @class BackendPass
* @brief 所有优化Pass的抽象基类 (可选，但推荐)
* * 定义一个通用的接口，所有优化都应该实现它。
*/
class Pass {
class BackendPass {
public:
virtual ~Pass() = default;
virtual ~BackendPass() = default;
virtual void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) = 0;
};
@@ -25,7 +25,7 @@ public:
* * 在虚拟寄存器上进行操作，此时调度自由度最大，
* 主要目标是隐藏指令延迟，提高流水线效率。
*/
class PreRA_Scheduler : public Pass {
class PreRA_Scheduler : public BackendPass {
public:
void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) override;
};
@@ -39,7 +39,7 @@ public:
* * 在已分配物理寄存器的指令流上，通过一个小的滑动窗口来查找
* 并替换掉一些冗余或低效的指令模式。
*/
class PeepholeOptimizer : public Pass {
class PeepholeOptimizer : public BackendPass {
public:
void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) override;
};
@@ -50,7 +50,7 @@ public:
* * 主要目标是优化寄存器分配器插入的spill/fill代码(lw/sw)，
* 尝试将加载指令提前，以隐藏其访存延迟。
*/
class PostRA_Scheduler : public Pass {
class PostRA_Scheduler : public BackendPass {
public:
void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) override;
};