合并backend、backend-IRC到midend

src/include/backend/RISCv64/Handler/EliminateFrameIndices.h

@@ -0,0 +1,20 @@
+#ifndef ELIMINATE_FRAME_INDICES_H
+#define ELIMINATE_FRAME_INDICES_H
+
+#include "RISCv64LLIR.h"
+
+namespace sysy {
+
+class EliminateFrameIndicesPass {
+public:
+    // Pass 的主入口函数
+    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc);
+
+private:
+    // 帮助计算类型大小的辅助函数，从原RegAlloc中移出
+    unsigned getTypeSizeInBytes(Type* type);
+};
+
+} // namespace sysy
+
+#endif // ELIMINATE_FRAME_INDICES_H

src/include/backend/RISCv64/RISCv64Backend.h

@@ -22,7 +22,6 @@ private:
     // 函数级代码生成 (实现新的流水线)
     std::string function_gen(Function* func);
 
-    
     // 私有辅助函数，用于根据类型计算其占用的字节数。
     unsigned getTypeSizeInBytes(Type* type);
     

src/include/backend/RISCv64/RISCv64LLIR.h

@@ -3,6 +3,7 @@
 
 #include "IR.h" // 确保包含了您自己的IR头文件
 #include <string>
+#include <iostream>
 #include <vector>
 #include <memory>
 #include <cstdint>
@@ -38,7 +39,7 @@ enum class PhysicalReg {
 
     // 用于内部表示物理寄存器在干扰图中的节点ID（一个简单的特殊ID，确保不与vreg_counter冲突）
     // 假设 vreg_counter 不会达到这么大的值
-    PHYS_REG_START_ID = 100000, 
+    PHYS_REG_START_ID = 1000000, 
     PHYS_REG_END_ID = PHYS_REG_START_ID + 320, // 预留足够的空间
 };
 
@@ -195,6 +196,11 @@ public:
         preg = new_preg;
         is_virtual = false;
     }
+    
+    void setVRegNum(unsigned new_vreg_num) {
+        vreg_num = new_vreg_num;
+        is_virtual = true; // 确保设置vreg时，操作数状态正确
+    }
 private:
     unsigned vreg_num = 0;
     PhysicalReg preg = PhysicalReg::ZERO;
@@ -274,14 +280,15 @@ private:
 // 栈帧信息
 struct StackFrameInfo {
     int locals_size = 0; // 仅为AllocaInst分配的大小
+    int locals_end_offset = 0; // 记录局部变量分配结束后的偏移量(相对于s0，为负)
     int spill_size = 0; // 仅为溢出分配的大小
     int total_size = 0; // 总大小
     int callee_saved_size = 0; // 保存寄存器的大小
     std::map<unsigned, int> alloca_offsets; // <AllocaInst的vreg, 栈偏移>
     std::map<unsigned, int> spill_offsets;  // <溢出vreg, 栈偏移>
     std::set<PhysicalReg> used_callee_saved_regs; // 使用的保存寄存器
-    std::map<unsigned, PhysicalReg> vreg_to_preg_map;
-    std::vector<PhysicalReg> callee_saved_regs; // 用于存储需要保存的被调用者保存寄存器列表
+    std::map<unsigned, PhysicalReg> vreg_to_preg_map; // RegAlloc最终的分配结果
+    std::vector<PhysicalReg> callee_saved_regs_to_store; // 已排序的、需要存取的被调用者保存寄存器
 };
 
 // 机器函数
@@ -295,7 +302,7 @@ public:
     StackFrameInfo& getFrameInfo() { return frame_info; }
     const std::vector<std::unique_ptr<MachineBasicBlock>>& getBlocks() const { return blocks; }
     std::vector<std::unique_ptr<MachineBasicBlock>>& getBlocks() { return blocks; }
-
+    void dumpStackFrameInfo(std::ostream& os = std::cerr) const;
     void addBlock(std::unique_ptr<MachineBasicBlock> block) {
         blocks.push_back(std::move(block));
     }

src/include/backend/RISCv64/RISCv64Passes.h

@@ -8,6 +8,7 @@
 #include "CalleeSavedHandler.h"
 #include "LegalizeImmediates.h"
 #include "PrologueEpilogueInsertion.h"
+#include "EliminateFrameIndices.h"
 #include "Pass.h"
 #include "DivStrengthReduction.h"
 

src/include/backend/RISCv64/RISCv64RegAlloc.h

@@ -3,9 +3,15 @@
 
 #include "RISCv64LLIR.h"
 #include "RISCv64ISel.h" // 包含 RISCv64ISel.h 以访问 ISel 和 Value 类型
+#include <set>
+#include <vector>
+#include <map>
+#include <stack>
 
 extern int DEBUG;
 extern int DEEPDEBUG;
+extern int DEBUGLENGTH; // 用于限制调试输出的长度
+extern int DEEPERDEBUG; // 用于更深层次的调试输出
 
 namespace sysy {
 
@@ -17,58 +23,98 @@ public:
     void run();
 
 private:
-    using LiveSet = std::set<unsigned>; // 活跃虚拟寄存器集合
-    using InterferenceGraph = std::map<unsigned, std::set<unsigned>>;
+    // 类型定义，与Python版本对应
+    using VRegSet = std::set<unsigned>;
+    using InterferenceGraph = std::map<unsigned, VRegSet>;
+    using VRegStack = std::vector<unsigned>; // 使用vector模拟栈，方便遍历
+    using MoveList = std::map<unsigned, std::set<const MachineInstr*>>;
+    using AliasMap = std::map<unsigned, unsigned>;
+    using ColorMap = std::map<unsigned, PhysicalReg>;
+    using VRegMoveSet = std::set<const MachineInstr*>;
 
-    // 栈帧管理
-    void eliminateFrameIndices();
-    
-    // 活跃性分析
+    // --- 核心算法流程 ---
+    void initialize();
+    void build();
+    void makeWorklist();
+    void simplify();
+    void coalesce();
+    void freeze();
+    void selectSpill();
+    void assignColors();
+    void rewriteProgram();
+    bool doAllocation();
+    void applyColoring();
+
+    void dumpState(const std::string &stage);
+
+    void precolorByCallingConvention();
+
+    // --- 辅助函数 ---
+    void getInstrUseDef(const MachineInstr* instr, VRegSet& use, VRegSet& def);
+    void getInstrUseDef_Liveness(const MachineInstr *instr, VRegSet &use, VRegSet &def);
+    void addEdge(unsigned u, unsigned v);
+    VRegSet adjacent(unsigned n);
+    VRegMoveSet nodeMoves(unsigned n);
+    bool moveRelated(unsigned n);
+    void decrementDegree(unsigned m);
+    void enableMoves(const VRegSet& nodes);
+    unsigned getAlias(unsigned n);
+    void addWorklist(unsigned u);
+    bool briggsHeuristic(unsigned u, unsigned v);
+    bool georgeHeuristic(unsigned u, unsigned v);
+    void combine(unsigned u, unsigned v);
+    void freezeMoves(unsigned u);
+    void collectUsedCalleeSavedRegs();
+    bool isFPVReg(unsigned vreg) const;
+    std::string regToString(PhysicalReg reg);
+    std::string regIdToString(unsigned id);
+
+    // --- 活跃性分析 ---
     void analyzeLiveness();
 
-    // 构建干扰图
-    void buildInterferenceGraph();
-
-    // 图着色分配寄存器
-    void colorGraph();
-
-    // 重写函数，替换vreg并插入溢出代码
-    void rewriteFunction();
-    
-    // 辅助函数，获取指令的Use/Def集合
-    void getInstrUseDef(MachineInstr* instr, LiveSet& use, LiveSet& def);
-
-    // 辅助函数，处理调用约定
-    void handleCallingConvention();
-
     MachineFunction* MFunc;
-    
-    // 活跃性分析结果
-    std::map<const MachineInstr*, LiveSet> live_in_map;
-    std::map<const MachineInstr*, LiveSet> live_out_map;
+    RISCv64ISel* ISel;
 
-    // 干扰图
-    InterferenceGraph interference_graph;
-
-    // 图着色结果
-    std::map<unsigned, PhysicalReg> color_map; // vreg -> preg
-    std::set<unsigned> spilled_vregs;         // 被溢出的vreg集合
-
-    // 可用的物理寄存器池
+    // --- 算法数据结构 ---
+    // 寄存器池
     std::vector<PhysicalReg> allocable_int_regs;
     std::vector<PhysicalReg> allocable_fp_regs;
+    int K_int; // 整数寄存器数量
+    int K_fp;  // 浮点寄存器数量
 
-    // 存储vreg到IR Value*的反向映射
-    // 这个map将在run()函数开始时被填充，并在rewriteFunction()中使用。
-    std::map<unsigned, Value*> vreg_to_value_map;
-    std::map<PhysicalReg, unsigned> preg_to_vreg_id_map; // 物理寄存器到特殊vreg ID的映射
-    
-    // 用于计算类型大小的辅助函数
-    unsigned getTypeSizeInBytes(Type* type);
+    // 节点集合
+    VRegSet precolored; // 预着色的节点 (物理寄存器)
+    VRegSet initial;    // 初始的、所有待处理的虚拟寄存器节点
+    VRegSet simplifyWorklist;
+    VRegSet freezeWorklist;
+    VRegSet spillWorklist;
+    VRegSet spilledNodes;
+    VRegSet coalescedNodes;
+    VRegSet coloredNodes;
+    VRegStack selectStack;
 
-    // 辅助函数，用于打印集合
-    static void printLiveSet(const LiveSet& s, const std::string& name, std::ostream& os);
+    // Move指令相关
+    std::set<const MachineInstr*> coalescedMoves;
+    std::set<const MachineInstr*> constrainedMoves;
+    std::set<const MachineInstr*> frozenMoves;
+    std::set<const MachineInstr*> worklistMoves;
+    std::set<const MachineInstr*> activeMoves;
+
+    // 数据结构
+    InterferenceGraph adjSet;
+    std::map<unsigned, VRegSet> adjList; // 邻接表
+    std::map<unsigned, int> degree;
+    MoveList moveList;
+    AliasMap alias;
+    ColorMap color_map;
+
+    // 活跃性分析结果
+    std::map<const MachineInstr*, VRegSet> live_in_map;
+    std::map<const MachineInstr*, VRegSet> live_out_map;
     
+    // VReg -> Value* 和 VReg -> Type* 的映射
+    const std::map<unsigned, Value*>& vreg_to_value_map;
+    const std::map<unsigned, Type*>& vreg_type_map;
 };
 
 } // namespace sysy