[midend-LoopAnalysis]增加维护循环层级的逻辑，修改父子循环关系求解的逻辑。

2025-08-03 15:22:18 +08:00
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commit ef9d7c4d03
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--- a/src/include/midend/Pass/Analysis/Loop.h
+++ b/src/include/midend/Pass/Analysis/Loop.h
@@ -60,7 +60,7 @@ public:
  void setParentLoop(Loop *loop) { ParentLoop = loop; }
  void addNestedLoop(Loop *loop) { NestedLoops.push_back(loop); }
  void setLoopLevel(int level) { Level = level; }
-
+  void clearNestedLoops() { NestedLoops.clear(); }
 private:
  BasicBlock *Header;                // 循环头基本块
  std::set<BasicBlock *> LoopBlocks; // 循环体包含的基本块集合
@@ -119,6 +119,8 @@ public:
  // --- 供 LoopAnalysisPass 内部调用的方法，用于构建 LoopAnalysisResult 对象 ---
  void addOutermostLoop(Loop *loop) { OutermostLoops.push_back(loop); }
  void addInnermostLoop(Loop *loop) { InnermostLoops.push_back(loop); }
+  void clearOutermostLoops() { OutermostLoops.clear(); }
+  void clearInnermostLoops() { InnermostLoops.clear(); }

 private:
  Function *AssociatedFunction;                // 结果关联的函数
--- a/src/midend/Pass/Analysis/Loop.cpp
+++ b/src/midend/Pass/Analysis/Loop.cpp
@@ -1,6 +1,8 @@
+// Loop.cpp (完整内容，包含所有修改)
 #include "Dom.h" // 确保包含 DominatorTreeAnalysisPass 的定义
-#include "Loop.h"
+#include "Loop.h" //
 #include <iostream>
+#include <queue> // 用于 BFS 遍历设置循环层级

 namespace sysy {

@@ -33,10 +35,11 @@ bool LoopAnalysisPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
  // 回边 (N -> D) 定义：D 支配 N
  std::vector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>> backEdges;
  for (auto &BB : F->getBasicBlocks()) {
-    for (BasicBlock *Succ : BB->getSuccessors()) {
-      if (DT->getDominators(BB.get()) && DT->getDominators(BB.get())->count(Succ)) {
+    auto Blcok = BB.get();
+    for (BasicBlock *Succ : Blcok->getSuccessors()) {
+      if (DT->getDominators(Blcok) && DT->getDominators(Blcok)->count(Succ)) {
        // Succ 支配 BB，所以 (BB -> Succ) 是一条回边
-        backEdges.push_back({BB.get(), Succ});
+        backEdges.push_back({Blcok, Succ});
      }
    }
  }
@@ -94,7 +97,8 @@ bool LoopAnalysisPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
    BasicBlock *candidatePreHeader = nullptr;
    int externalPredecessorCount = 0;
    for (BasicBlock *predOfHeader : D->getPredecessors()) {
-      if (loopBlocks.find(predOfHeader) == loopBlocks.end()) {
+      // 使用 currentLoop->contains() 来检查前驱是否在循环体内
+      if (!currentLoop->contains(predOfHeader)) {
        // 如果前驱不在循环体内，则是一个外部前驱
        externalPredecessorCount++;
        candidatePreHeader = predOfHeader;
@@ -104,6 +108,8 @@ bool LoopAnalysisPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
    if (externalPredecessorCount == 1) {
      currentLoop->setPreHeader(candidatePreHeader);
    } else {
+      assert(externalPredecessorCount == 0 || externalPredecessorCount > 1 &&
+             "Loop header should have exactly one external predecessor or none.");
      // TODO: 如果有多个外部前驱或没有，这里应该插入新的基本块作为前置块，
      //       并调整控制流。这会修改 IR，需要返回 true。
      //       目前，我们只是简单地不设置 preHeader。
@@ -112,64 +118,101 @@ bool LoopAnalysisPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
    CurrentResult->addLoop(std::move(currentLoop));
  }

-  // 步骤 5: 处理嵌套循环 (确定父子关系)
-  // 遍历所有已识别的循环，确定它们的嵌套关系
+  // 步骤 5: 处理嵌套循环 (确定父子关系和层级)
  const auto &allLoops = CurrentResult->getAllLoops();
-  for (const auto &outerLoop_ptr : allLoops) {
-    Loop *outerLoop = outerLoop_ptr.get();
-    for (const auto &innerLoop_ptr : allLoops) {
-      Loop *innerLoop = innerLoop_ptr.get();
+
+  // 1. 首先，清除所有循环已设置的父子关系和嵌套子循环列表，确保重新计算
+  for (const auto &loop_ptr : allLoops) {
+      loop_ptr->setParentLoop(nullptr); // 清除父指针
+      loop_ptr->clearNestedLoops();     // 清除子循环列表
+      loop_ptr->setLoopLevel(-1);       // 重置循环层级
+  }
+
+  // 2. 遍历所有循环，为每个循环找到其直接父循环并建立关系
+  for (const auto &innerLoop_ptr : allLoops) {
+    Loop *innerLoop = innerLoop_ptr.get();
+    Loop *immediateParent = nullptr; // 用于存储当前 innerLoop 的最近父循环
+
+    for (const auto &outerLoop_ptr : allLoops) {
+      Loop *outerLoop = outerLoop_ptr.get();

      // 一个循环不能是它自己的父循环
      if (outerLoop == innerLoop) {
        continue;
      }

-      // 判断 innerLoop 是否嵌套在 outerLoop 内
-      // 条件：innerLoop 的头被 outerLoop 的头支配，且 innerLoop 的所有块都在 outerLoop 内
-      if (DT->getDominators(innerLoop->getHeader()) &&
-          DT->getDominators(innerLoop->getHeader())->count(outerLoop->getHeader())) {
-        bool allInnerBlocksInOuter = true;
-        for (BasicBlock *innerBB : innerLoop->getBlocks()) {
-          if (!outerLoop->contains(innerBB)) {
-            allInnerBlocksInOuter = false;
-            break;
-          }
-        }
-        if (allInnerBlocksInOuter) {
-          // 找到了一个嵌套关系，但还需要确定是直接嵌套还是多层嵌套
-          // 简单方法：如果 innerLoop 没有其他父循环，或者这个 outerLoop 是其最近的父循环
-          // 更精确的做法是找支配 innerLoop 头的，且被 innerLoop 头支配的最近的循环头
+      // 检查 outerLoop 是否包含 innerLoop 的所有条件：
+      // Condition 1: outerLoop 的头支配 innerLoop 的头
+      if (!(DT->getDominators(innerLoop->getHeader()) &&
+            DT->getDominators(innerLoop->getHeader())->count(outerLoop->getHeader()))) {
+        continue; // outerLoop 不支配 innerLoop 的头，因此不是一个外层循环
+      }

-          // 简单的直接嵌套判断：如果 innerLoop 还没有父循环，或者当前 outerLoop 比现有父循环更“紧密”
-          if (!innerLoop->getParentLoop()) { // 还没设置父循环
-            innerLoop->setParentLoop(outerLoop);
-            outerLoop->addNestedLoop(innerLoop);
-          } else {
-            // 如果 innerLoop 已经有父循环，判断 outerLoop 是否是更直接的父循环
-            // (outerLoop 的头是否支配 innerLoop->getParentLoop() 的头)
-            if (DT->getDominators(innerLoop->getParentLoop()->getHeader()) &&
-                DT->getDominators(innerLoop->getParentLoop()->getHeader())->count(outerLoop->getHeader())) {
-              // outerLoop 支配 innerLoop 现有父循环的头，说明 outerLoop 更外层
-              // 保持现有父循环不变
-            } else if (DT->getDominators(outerLoop->getHeader()) &&
-                       DT->getDominators(outerLoop->getHeader())->count(innerLoop->getParentLoop()->getHeader())) {
-              // outerLoop 被 innerLoop 现有父循环的头支配，说明 outerLoop 更内层
-              // 这种情况不应该发生，因为我们已经判断 outerLoop 支配 innerLoop 的头
-              // 可能是 bug 或复杂情况，需要进一步分析
-            } else {
-              // 否则，outerLoop 可能是更直接的父循环，需要更新
-              // TODO 用更复杂的算法来构建循环树
-              // innerLoop->getParentLoop()->NestedLoops.erase(
-              //     std::remove(innerLoop->getParentLoop()->NestedLoops.begin(),
-              //                 innerLoop->getParentLoop()->NestedLoops.Loops.end(), innerLoop),
-              //     innerLoop->getParentLoop()->NestedLoops.end());
-              // innerLoop->setParentLoop(outerLoop);
-              outerLoop->addNestedLoop(innerLoop);
-            }
-          }
+      // Condition 2: innerLoop 的所有基本块都在 outerLoop 的基本块集合中
+      bool allInnerBlocksInOuter = true;
+      for (BasicBlock *innerBB : innerLoop->getBlocks()) {
+        if (!outerLoop->contains(innerBB)) { //
+          allInnerBlocksInOuter = false;
+          break;
        }
      }
+      if (!allInnerBlocksInOuter) {
+        continue; // outerLoop 不包含 innerLoop 的所有块
+      }
+
+      // 到此为止，outerLoop 已经被确认为 innerLoop 的一个“候选父循环”（即它包含了 innerLoop）
+
+      if (immediateParent == nullptr) {
+        // 这是找到的第一个候选父循环
+        immediateParent = outerLoop;
+      } else {
+        // 已经有了一个 immediateParent，需要判断哪个是更“紧密”的父循环
+        // 更紧密的父循环是那个包含另一个候选父循环的。
+        // 如果当前的 immediateParent 包含了 outerLoop 的头，那么 outerLoop 是更深的循环（更接近 innerLoop）
+        if (immediateParent->contains(outerLoop->getHeader())) { //
+          immediateParent = outerLoop; // outerLoop 是更紧密的父循环
+        }
+        // 否则（outerLoop 包含了 immediateParent 的头），说明 immediateParent 更紧密，保持不变
+        // 或者它们互不包含（不应该发生，因为它们都包含了 innerLoop），也保持 immediateParent
+      }
+    }
+
+    // 设置 innerLoop 的直接父循环，并添加到父循环的嵌套列表中
+    if (immediateParent) {
+      innerLoop->setParentLoop(immediateParent);
+      immediateParent->addNestedLoop(innerLoop); 
+    }
+  }
+
+  // 3. 计算循环层级 (Level) 并填充最外层/最内层循环列表
+  std::queue<Loop *> q_level;
+
+  // 查找所有最外层循环（没有父循环的），设置其层级为0，并加入队列
+  CurrentResult->clearOutermostLoops(); // 清空最外层循环列表
+  for (const auto &loop_ptr : allLoops) {
+    if (loop_ptr->isOutermost()) {
+      loop_ptr->setLoopLevel(0);
+      q_level.push(loop_ptr.get());
+      CurrentResult->addOutermostLoop(loop_ptr.get());
+    }
+  }
+
+  // 使用 BFS 遍历循环树，计算所有嵌套循环的层级
+  while (!q_level.empty()) {
+    Loop *current = q_level.front();
+    q_level.pop();
+
+    for (Loop *nestedLoop : current->getNestedLoops()) {
+      nestedLoop->setLoopLevel(current->getLoopLevel() + 1);
+      q_level.push(nestedLoop);
+    }
+  }
+
+  // 填充最内层循环列表
+  CurrentResult->clearInnermostLoops(); // 清空最内层循环列表
+  for (const auto &loop_ptr : allLoops) {
+    if (loop_ptr->isInnermost()) {
+      CurrentResult->addInnermostLoop(loop_ptr.get());
    }
  }