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src/CMakeLists.txt

@@ -33,11 +33,8 @@ add_executable(sysyc
   RISCv64ISel.cpp
   RISCv64RegAlloc.cpp
   RISCv64AsmPrinter.cpp
-  # RISCv64Passes.cpp
-  RISCv64Peephole.cpp
-  PreRA_Scheduler.cpp
-  PostRA_Scheduler.cpp
-  CalleeSavedHandler.cpp
+  RISCv64Passes.cpp
+  RISCv64LLIR.cpp
 )
 
 # 设置 include 路径，包含 ANTLR 运行时库和项目头文件

src/CalleeSavedHandler.cpp

@@ -1,109 +0,0 @@
-#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) {
-    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
-    for (auto& mbb : mfunc->getBlocks()) {
-        for (auto& instr : mbb->getInstructions()) {
-            for (auto& op : instr->getOperands()) {
-                
-                // 辅助Lambda，用于检查和插入寄存器
-                auto check_and_insert_reg = [&](RegOperand* reg_op) {
-                    if (!reg_op->isVirtual()) {
-                        PhysicalReg preg = reg_op->getPReg();
-                        // --- 关键检查点 ---
-                        // 必须严格判断是否在 s0-s11 的范围内。
-                        // a0, t0 等寄存器绝对不应被视为被调用者保存寄存器。
-                        if (preg >= PhysicalReg::S0 && 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());
-                }
-            }
-        }
-    }
-    
-    // 如果没有使用s寄存器（除了可能作为帧指针的s0），则无需操作
-    if (used_callee_saved.empty() || (used_callee_saved.size() == 1 && used_callee_saved.count(PhysicalReg::S0))) {
-        return;
-    }
-
-    // 将结果存入StackFrameInfo，供后续使用
-    frame_info.used_callee_saved_regs = used_callee_saved;
-
-    // 2. 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）
-    for (auto it = entry_instrs.begin(); it != entry_instrs.end(); ++it) {
-        if ((*it)->getOpcode() == RVOpcodes::ADDI && 
-            (*it)->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-            static_cast<RegOperand*>((*it)->getOperands()[0].get())->getPReg() == PhysicalReg::S0) 
-        {
-            prologue_end = std::next(it);
-            break;
-        }
-    }
-    
-    // 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());
-    
-    int current_offset = -16; // ra和s0已经占用了-8和-16的位置
-    for (PhysicalReg reg : sorted_regs) {
-        if (reg == PhysicalReg::S0) continue; // s0已经在序言中处理
-        current_offset -= 8;
-        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), // 假设s0是帧指针
-            std::make_unique<ImmOperand>(current_offset)
-        ));
-        entry_instrs.insert(prologue_end, std::move(sd));
-    }
-
-    // 3. 在函数结尾（ret之前）插入恢复指令
-    for (auto& mbb : mfunc->getBlocks()) {
-        for (auto it = mbb->getInstructions().begin(); it != mbb->getInstructions().end(); ++it) {
-            if ((*it)->getOpcode() == RVOpcodes::RET) {
-                // 以相反的顺序恢复
-                current_offset = -16;
-                for (PhysicalReg reg : sorted_regs) {
-                    if (reg == PhysicalReg::S0) continue;
-                    current_offset -= 8;
-                    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)
-                    ));
-                    mbb->getInstructions().insert(it, std::move(ld));
-                }
-                break; // 处理完一个基本块的ret即可
-            }
-        }
-    }
-}
-
-} // namespace sysy

src/PostRA_Scheduler.cpp

@@ -1,383 +0,0 @@
-#include "PostRA_Scheduler.h"
-#include <set>
-#include <map>
-#include <vector>
-#include <algorithm>
-#define MAX_SCHEDULING_BLOCK_SIZE 10000 // 限制调度块大小，避免过大导致性能问题
-
-namespace sysy {
-
-char PostRA_Scheduler::ID = 0;
-
-// 检查指令是否是加载指令 (LW, LD)
-bool isLoadInstr(MachineInstr* instr) {
-    RVOpcodes opcode = instr->getOpcode();
-    return opcode == RVOpcodes::LW || opcode == RVOpcodes::LD || 
-           opcode == RVOpcodes::LH || opcode == RVOpcodes::LB || 
-           opcode == RVOpcodes::LHU || opcode == RVOpcodes::LBU || 
-           opcode == RVOpcodes::LWU;
-}
-
-// 检查指令是否是存储指令 (SW, SD)
-bool isStoreInstr(MachineInstr* instr) {
-    RVOpcodes opcode = instr->getOpcode();
-    return opcode == RVOpcodes::SW || opcode == RVOpcodes::SD || 
-           opcode == RVOpcodes::SH || opcode == RVOpcodes::SB;
-}
-
-// 检查指令是否为控制流指令
-bool isControlFlowInstr(MachineInstr* instr) {
-    RVOpcodes opcode = instr->getOpcode();
-    return opcode == RVOpcodes::RET || opcode == RVOpcodes::J || 
-           opcode == RVOpcodes::BEQ || opcode == RVOpcodes::BNE ||
-           opcode == RVOpcodes::BLT || opcode == RVOpcodes::BGE ||
-           opcode == RVOpcodes::BLTU || opcode == RVOpcodes::BGEU ||
-           opcode == RVOpcodes::CALL;
-}
-
-// 获取指令定义的寄存器 - 修复版本
-std::set<PhysicalReg> getDefinedRegisters(MachineInstr* instr) {
-    std::set<PhysicalReg> defined_regs;
-    RVOpcodes opcode = instr->getOpcode();
-    
-    // 特殊处理CALL指令
-    if (opcode == RVOpcodes::CALL) {
-        // CALL指令可能定义返回值寄存器
-        if (!instr->getOperands().empty() && 
-            instr->getOperands().front()->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-            auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(instr->getOperands().front().get());
-            if (!reg_op->isVirtual()) {
-                defined_regs.insert(reg_op->getPReg());
-            }
-        }
-        return defined_regs;
-    }
-    
-    // 存储指令不定义寄存器
-    if (isStoreInstr(instr)) {
-        return defined_regs;
-    }
-    
-    // 分支指令不定义寄存器
-    if (opcode == RVOpcodes::BEQ || opcode == RVOpcodes::BNE ||
-        opcode == RVOpcodes::BLT || opcode == RVOpcodes::BGE ||
-        opcode == RVOpcodes::BLTU || opcode == RVOpcodes::BGEU ||
-        opcode == RVOpcodes::J || opcode == RVOpcodes::RET) {
-        return defined_regs;
-    }
-    
-    // 对于其他指令，第一个寄存器操作数通常是定义的
-    if (!instr->getOperands().empty() && 
-        instr->getOperands().front()->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-        auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(instr->getOperands().front().get());
-        if (!reg_op->isVirtual()) {
-            defined_regs.insert(reg_op->getPReg());
-        }
-    }
-    
-    return defined_regs;
-}
-
-// 获取指令使用的寄存器 - 修复版本
-std::set<PhysicalReg> getUsedRegisters(MachineInstr* instr) {
-    std::set<PhysicalReg> used_regs;
-    RVOpcodes opcode = instr->getOpcode();
-    
-    // 特殊处理CALL指令
-    if (opcode == RVOpcodes::CALL) {
-        bool first_reg_skipped = false;
-        for (const auto& op : instr->getOperands()) {
-            if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-                if (!first_reg_skipped) {
-                    first_reg_skipped = true;
-                    continue; // 跳过返回值寄存器
-                }
-                auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(op.get());
-                if (!reg_op->isVirtual()) {
-                    used_regs.insert(reg_op->getPReg());
-                }
-            }
-        }
-        return used_regs;
-    }
-    
-    // 对于存储指令，所有寄存器操作数都是使用的
-    if (isStoreInstr(instr)) {
-        for (const auto& op : instr->getOperands()) {
-            if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-                auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(op.get());
-                if (!reg_op->isVirtual()) {
-                    used_regs.insert(reg_op->getPReg());
-                }
-            } else if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
-                auto mem_op = static_cast<MemOperand*>(op.get());
-                if (!mem_op->getBase()->isVirtual()) {
-                    used_regs.insert(mem_op->getBase()->getPReg());  
-                }
-            }
-        }
-        return used_regs;
-    }
-    
-    // 对于分支指令，所有寄存器操作数都是使用的
-    if (opcode == RVOpcodes::BEQ || opcode == RVOpcodes::BNE ||
-        opcode == RVOpcodes::BLT || opcode == RVOpcodes::BGE ||
-        opcode == RVOpcodes::BLTU || opcode == RVOpcodes::BGEU) {
-        for (const auto& op : instr->getOperands()) {
-            if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-                auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(op.get());
-                if (!reg_op->isVirtual()) {
-                    used_regs.insert(reg_op->getPReg());
-                }
-            }
-        }
-        return used_regs;
-    }
-    
-    // 对于其他指令，除了第一个寄存器操作数（通常是定义），其余都是使用的
-    bool first_reg = true;
-    for (const auto& op : instr->getOperands()) {
-        if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-            if (first_reg) {
-                first_reg = false;
-                continue; // 跳过第一个寄存器（定义）
-            }
-            auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(op.get());
-            if (!reg_op->isVirtual()) {
-                used_regs.insert(reg_op->getPReg());
-            }
-        } else if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
-            auto mem_op = static_cast<MemOperand*>(op.get());
-            if (!mem_op->getBase()->isVirtual()) {
-                used_regs.insert(mem_op->getBase()->getPReg());
-            }
-        }
-    }
-    return used_regs;
-}
-
-// 获取内存访问的基址和偏移
-struct MemoryAccess {
-    PhysicalReg base_reg;
-    int64_t offset;
-    bool valid;
-    
-    MemoryAccess() : valid(false) {}
-    MemoryAccess(PhysicalReg base, int64_t off) : base_reg(base), offset(off), valid(true) {}
-};
-
-MemoryAccess getMemoryAccess(MachineInstr* instr) {
-    if (!isLoadInstr(instr) && !isStoreInstr(instr)) {
-        return MemoryAccess();
-    }
-    
-    // 查找内存操作数
-    for (const auto& op : instr->getOperands()) {
-        if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
-            auto mem_op = static_cast<MemOperand*>(op.get());
-            if (!mem_op->getBase()->isVirtual()) {
-                return MemoryAccess(mem_op->getBase()->getPReg(), mem_op->getOffset()->getValue());
-            }
-        }
-    }
-    
-    return MemoryAccess();
-}
-
-// 检查内存依赖 - 加强版本
-bool hasMemoryDependency(MachineInstr* instr1, MachineInstr* instr2) {
-    // 如果都不是内存指令，没有内存依赖
-    if (!isLoadInstr(instr1) && !isStoreInstr(instr1) && 
-        !isLoadInstr(instr2) && !isStoreInstr(instr2)) {
-        return false;
-    }
-    
-    MemoryAccess mem1 = getMemoryAccess(instr1);
-    MemoryAccess mem2 = getMemoryAccess(instr2);
-    
-    if (!mem1.valid || !mem2.valid) {
-        // 如果无法确定内存访问模式，保守地认为存在依赖
-        return true;
-    }
-    
-    // 如果访问相同的内存位置
-    if (mem1.base_reg == mem2.base_reg && mem1.offset == mem2.offset) {
-        // Store->Load: RAW依赖
-        // Load->Store: WAR依赖  
-        // Store->Store: WAW依赖
-        return isStoreInstr(instr1) || isStoreInstr(instr2);
-    }
-    
-    // 不同内存位置通常没有依赖，但为了安全起见，
-    // 如果涉及store指令，我们需要更保守
-    if (isStoreInstr(instr1) && isLoadInstr(instr2)) {
-        // 保守处理：不同store和load之间可能有别名
-        return false; // 这里可以根据需要调整策略
-    }
-    
-    return false;
-}
-
-// 检查两个指令之间是否存在依赖关系 - 修复版本
-bool hasDependency(MachineInstr* instr1, MachineInstr* instr2) {
-    // 检查RAW依赖：instr1定义的寄存器是否被instr2使用
-    auto defined_regs1 = getDefinedRegisters(instr1);
-    auto used_regs2 = getUsedRegisters(instr2);
-    
-    for (const auto& reg : defined_regs1) {
-        if (used_regs2.find(reg) != used_regs2.end()) {
-            return true; // RAW依赖 - instr2读取instr1写入的值
-        }
-    }
-    
-    // 检查WAR依赖：instr1使用的寄存器是否被instr2定义
-    auto used_regs1 = getUsedRegisters(instr1);
-    auto defined_regs2 = getDefinedRegisters(instr2);
-    
-    for (const auto& reg : used_regs1) {
-        if (defined_regs2.find(reg) != defined_regs2.end()) {
-            return true; // WAR依赖 - instr2覆盖instr1需要的值
-        }
-    }
-    
-    // 检查WAW依赖：两个指令定义相同寄存器
-    for (const auto& reg : defined_regs1) {
-        if (defined_regs2.find(reg) != defined_regs2.end()) {
-            return true; // WAW依赖 - 两条指令写入同一寄存器
-        }
-    }
-    
-    // 检查内存依赖
-    if (hasMemoryDependency(instr1, instr2)) {
-        return true;
-    }
-    
-    return false;
-}
-
-// 检查是否可以安全地将instr1和instr2交换位置
-bool canSwapInstructions(MachineInstr* instr1, MachineInstr* instr2) {
-    // 不能移动控制流指令
-    if (isControlFlowInstr(instr1) || isControlFlowInstr(instr2)) {
-        return false;
-    }
-    
-    // 检查双向依赖关系
-    return !hasDependency(instr1, instr2) && !hasDependency(instr2, instr1);
-}
-
-// 新增：验证调度结果的正确性
-void validateSchedule(const std::vector<MachineInstr*>& instr_list) {
-    for (int i = 0; i < (int)instr_list.size(); i++) {
-        for (int j = i + 1; j < (int)instr_list.size(); j++) {
-            MachineInstr* earlier = instr_list[i];
-            MachineInstr* later = instr_list[j];
-            
-            // 检查是否存在被违反的依赖关系
-            auto defined_regs = getDefinedRegisters(earlier);
-            auto used_regs = getUsedRegisters(later);
-            
-            // 检查RAW依赖
-            for (const auto& reg : defined_regs) {
-                if (used_regs.find(reg) != used_regs.end()) {
-                    // 这是正常的依赖关系，earlier应该在later之前
-                    continue;
-                }
-            }
-            
-            // 检查内存依赖
-            if (hasMemoryDependency(earlier, later)) {
-                MemoryAccess mem1 = getMemoryAccess(earlier);
-                MemoryAccess mem2 = getMemoryAccess(later);
-                
-                if (mem1.valid && mem2.valid && 
-                    mem1.base_reg == mem2.base_reg && mem1.offset == mem2.offset) {
-                    if (isStoreInstr(earlier) && isLoadInstr(later)) {
-                        // Store->Load依赖，顺序正确
-                        continue;
-                    }
-                }
-            }
-        }
-    }
-}
-
-// 在基本块内对指令进行调度优化 - 完全重写版本
-void scheduleBlock(MachineBasicBlock* mbb) {
-    auto& instructions = mbb->getInstructions();
-    if (instructions.size() <= 1) return;
-    if (instructions.size() > MAX_SCHEDULING_BLOCK_SIZE) {
-      return; // 跳过超大块，防止卡住
-    }
-    
-    std::vector<MachineInstr*> instr_list;
-    for (auto& instr : instructions) {
-        instr_list.push_back(instr.get());
-    }
-    
-    // 使用更严格的调度策略，避免破坏依赖关系
-    bool changed = true;
-    int max_iterations = 10; // 限制迭代次数避免死循环
-    int iteration = 0;
-    
-    while (changed && iteration < max_iterations) {
-        changed = false;
-        iteration++;
-        
-        for (int i = 0; i < (int)instr_list.size() - 1; i++) {
-            MachineInstr* instr1 = instr_list[i];
-            MachineInstr* instr2 = instr_list[i + 1];
-            
-            // 只进行非常保守的优化
-            bool should_swap = false;
-            
-            // 策略1: 将load指令提前，减少load-use延迟
-            if (isLoadInstr(instr2) && !isLoadInstr(instr1) && !isStoreInstr(instr1)) {
-                should_swap = canSwapInstructions(instr1, instr2);
-            }
-            // 策略2: 将非关键store指令延后，为其他指令让路
-            else if (isStoreInstr(instr1) && !isLoadInstr(instr2) && !isStoreInstr(instr2)) {
-                should_swap = canSwapInstructions(instr1, instr2);
-            }
-            
-            if (should_swap) {
-                std::swap(instr_list[i], instr_list[i + 1]);
-                changed = true;
-                
-                // 调试输出
-                // std::cout << "Swapped instructions at positions " << i << " and " << (i+1) << std::endl;
-            }
-        }
-    }
-    
-    // 验证调度结果的正确性
-    validateSchedule(instr_list);
-    
-    // 将调度后的指令顺序写回
-    std::map<MachineInstr*, std::unique_ptr<MachineInstr>> instr_map;
-    for (auto& instr : instructions) {
-        instr_map[instr.get()] = std::move(instr);
-    }
-    
-    instructions.clear();
-    for (auto instr : instr_list) {
-        instructions.push_back(std::move(instr_map[instr]));
-    }
-}
-
-bool PostRA_Scheduler::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
-    // 这个函数在IR级别运行，但我们需要在机器指令级别运行
-    // 所以我们返回false，表示没有对IR进行修改
-    return false;
-}
-
-void PostRA_Scheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction *mfunc) {
-    // std::cout << "Running Post-RA Local Scheduler... " << std::endl;
-    
-    // 遍历每个机器基本块
-    for (auto& mbb : mfunc->getBlocks()) {
-        scheduleBlock(mbb.get());
-    }
-}
-
-} // namespace sysy

src/PreRA_Scheduler.cpp

@@ -1,36 +0,0 @@
-#include "PreRA_Scheduler.h"
-
-namespace sysy {
-
-char PreRA_Scheduler::ID = 0;
-
-bool PreRA_Scheduler::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
-  // TODO: 在此实现寄存器分配前的指令调度。
-  // 遍历mfunc中的每一个MachineBasicBlock。
-  // 对每个基本块内的MachineInstr列表进行重排。
-  //
-  // 实现思路:
-  // 1. 分析每个基本块内指令的数据依赖关系，构建依赖图(DAG)。
-  // 2.
-  // 根据目标处理器的流水线特性（指令延迟等），使用列表调度等算法对指令进行重排。
-  // 3. 此时操作的是虚拟寄存器，只存在真依赖，调度自由度最大。
-  //
-  // std::cout << "Running Pre-RA Instruction Scheduler..." << std::endl;
-  return false;
-}
-
-void PreRA_Scheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction *mfunc) {
-  // TODO: 在此实现寄存器分配前的指令调度。
-  // 遍历mfunc中的每一个MachineBasicBlock。
-  // 对每个基本块内的MachineInstr列表进行重排。
-  //
-  // 实现思路:
-  // 1. 分析每个基本块内指令的数据依赖关系，构建依赖图(DAG)。
-  // 2.
-  // 根据目标处理器的流水线特性（指令延迟等），使用列表调度等算法对指令进行重排。
-  // 3. 此时操作的是虚拟寄存器，只存在真依赖，调度自由度最大。
-  //
-  // std::cout << "Running Pre-RA Instruction Scheduler..." << std::endl;
-}
-
-} // namespace sysy

src/RISCv64Backend.cpp

@@ -16,13 +16,59 @@ std::string RISCv64CodeGen::code_gen() {
 std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
     std::stringstream ss;
     
-    // 1. 处理全局变量 (.data段)
-    if (!module->getGlobals().empty()) {
-        ss << ".data\n";
-        for (const auto& global : module->getGlobals()) {
+    // --- [新逻辑] 步骤1：将全局变量分为.data和.bss两组 ---
+    std::vector<GlobalValue*> data_globals;
+    std::vector<GlobalValue*> bss_globals;
+
+    for (const auto& global_ptr : module->getGlobals()) {
+        GlobalValue* global = global_ptr.get();
+        const auto& init_values = global->getInitValues();
+        
+        // 判断是否为大型零初始化数组，以便放入.bss段
+        bool is_large_zero_array = false;
+        // 规则：初始化列表只有一项，且该项是值为0的整数，且数量大于一个阈值（例如16）
+        if (init_values.getValues().size() == 1) {
+            if (auto const_val = dynamic_cast<ConstantValue*>(init_values.getValues()[0])) {
+                if (const_val->isInt() && const_val->getInt() == 0 && init_values.getNumbers()[0] > 16) {
+                    is_large_zero_array = true;
+                }
+            }
+        }
+
+        if (is_large_zero_array) {
+            bss_globals.push_back(global);
+        } else {
+            data_globals.push_back(global);
+        }
+    }
+
+    // --- [新逻辑] 步骤2：生成 .bss 段的代码 ---
+    if (!bss_globals.empty()) {
+        ss << ".bss\n"; // 切换到 .bss 段
+        for (GlobalValue* global : bss_globals) {
+            // 获取数组总大小（元素个数 * 元素大小）
+            // 在SysY中，我们假设元素都是4字节（int或float）
+            unsigned count = global->getInitValues().getNumbers()[0];
+            unsigned total_size = count * 4;
+
+            ss << "    .align 3\n"; // 8字节对齐 (2^3)
+            ss << ".globl " << global->getName() << "\n";
+            ss << ".type " << global->getName() << ", @object\n";
+            ss << ".size " << global->getName() << ", " << total_size << "\n";
+            ss << global->getName() << ":\n";
+            // 使用 .space 指令来预留指定大小的零填充空间
+            ss << "    .space " << total_size << "\n";
+        }
+    }
+    
+    // --- [旧逻辑保留] 步骤3：生成 .data 段的代码 ---
+    if (!data_globals.empty()) {
+        ss << ".data\n"; // 切换到 .data 段
+        for (GlobalValue* global : data_globals) {
             ss << ".globl " << global->getName() << "\n";
             ss << global->getName() << ":\n";
             const auto& init_values = global->getInitValues();
+            // 使用您原有的逻辑来处理显式初始化的值
             for (size_t i = 0; i < init_values.getValues().size(); ++i) {
                 auto val = init_values.getValues()[i];
                 auto count = init_values.getNumbers()[i];
@@ -41,7 +87,7 @@ std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
         }
     }
 
-    // 2. 处理函数 (.text段)
+    // --- 处理函数 (.text段) 的逻辑保持不变 ---
     if (!module->getFunctions().empty()) {
         ss << ".text\n";
         for (const auto& func_pair : module->getFunctions()) {

src/RISCv64LLIR.cpp

@@ -0,0 +1,6 @@
+#include "RISCv64LLIR.h"
+#include <vector>
+
+namespace sysy {
+
+}

src/RISCv64Passes.cpp

@@ -0,0 +1,153 @@
+#include "RISCv64Passes.h"
+#include <iostream>
+
+namespace sysy {
+
+// --- 寄存器分配前优化 ---
+
+void PreRA_Scheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) {
+    // TODO: 在此实现寄存器分配前的指令调度。
+    // 遍历mfunc中的每一个MachineBasicBlock。
+    // 对每个基本块内的MachineInstr列表进行重排。
+    //
+    // 实现思路:
+    // 1. 分析每个基本块内指令的数据依赖关系，构建依赖图(DAG)。
+    // 2. 根据目标处理器的流水线特性（指令延迟等），使用列表调度等算法对指令进行重排。
+    // 3. 此时操作的是虚拟寄存器，只存在真依赖，调度自由度最大。
+    //
+    // std::cout << "Running Pre-RA Instruction Scheduler..." << std::endl;
+}
+
+
+// --- 寄存器分配后优化 ---
+
+void PeepholeOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) {
+    // TODO: 在此实现窥孔优化。
+    // 遍历mfunc中的每一个MachineBasicBlock。
+    // 对每个基本块内的MachineInstr列表进行扫描和替换。
+    //
+    // 实现思路:
+    // 1. 维护一个大小固定（例如3-5条指令）的滑动窗口。
+    // 2. 识别特定的冗余模式，例如:
+    //    - `mv a0, a1` 后紧跟 `mv a1, a0` (可消除的交换)
+    //    - `sw t0, 12(s0)` 后紧跟 `lw t1, 12(s0)` (冗余加载)
+    //    - 强度削减: `mul x, x, 2` -> `slli x, x, 1`
+    // 3. 识别后，直接修改MachineInstr列表（删除、替换或插入指令）。
+    //
+    // std::cout << "Running Post-RA Peephole Optimizer..." << std::endl;
+}
+
+void PostRA_Scheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) {
+    // TODO: 在此实现寄存器分配后的局部指令调度。
+    // 遍历mfunc中的每一个MachineBasicBlock。
+    // 重点关注由寄存器分配器插入的spill/fill代码。
+    //
+    // 实现思路:
+    // 1. 识别出用于spill/fill的lw/sw指令。
+    // 2. 在不违反数据依赖（包括物理寄存器引入的伪依赖）的前提下，
+    //    尝试将lw指令向上移动，使其与使用它的指令之间有足够的距离，以隐藏访存延迟。
+    // 3. 同样，可以尝试将sw指令向下移动。
+    //
+    // std::cout << "Running Post-RA Local Scheduler..." << std::endl;
+}
+
+void CalleeSavedHandler::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) {
+    // 【最终方案】: 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. 【已修复】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().end(); it != mbb->getInstructions().begin(); ) {
+            // 在循环开始时就递减迭代器
+            --it;
+
+            if ((*it)->getOpcode() == RVOpcodes::RET) {
+                int current_offset_load = base_offset;
+                // 以相同的顺序恢复（从 s1 开始）
+                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)
+                    ));
+                    // 在 'it' (即 RET 指令) 之前插入。
+                    // 因为我们是反向遍历，所以这不会影响下一次循环的 'it'。
+                    mbb->getInstructions().insert(it, std::move(ld));
+                    current_offset_load -= 8;
+                }
+            }
+        }
+    }
+}
+
+} // namespace sysy

src/RISCv64Peephole.cpp

@@ -1,652 +0,0 @@
-#include "RISCv64Peephole.h"
-#include <functional>
-
-namespace sysy {
-
-char PeepholeOptimizer::ID = 0;
-
-bool PeepholeOptimizer::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
-    // This pass works on MachineFunction level, not IR level
-    return false;
-}
-
-void PeepholeOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction *mfunc) {
-  if (!mfunc)
-    return;
-  using namespace sysy;
-
-  // areRegsEqual: 检查两个寄存器操作数是否相等（考虑虚拟和物理寄存器）。
-  auto areRegsEqual = [](RegOperand *r1, RegOperand *r2) {
-    if (!r1 || !r2 || r1->isVirtual() != r2->isVirtual()) {
-      return false;
-    }
-    if (r1->isVirtual()) {
-      return r1->getVRegNum() == r2->getVRegNum();
-    } else {
-      return r1->getPReg() == r2->getPReg();
-    }
-  };
-
-  // 改进的 isRegUsedLater 函数 - 更完整和准确的实现
-  auto isRegUsedLater =
-      [&](const std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> &instrs,
-          RegOperand *reg, size_t start_idx) -> bool {
-    for (size_t j = start_idx; j < instrs.size(); ++j) {
-      auto *instr = instrs[j].get();
-      auto opcode = instr->getOpcode();
-
-      // 检查所有操作数
-      for (size_t k = 0; k < instr->getOperands().size(); ++k) {
-        bool isDefOperand = false;
-
-        // 更完整的定义操作数判断逻辑
-        if (k == 0) { // 第一个操作数通常是目标寄存器
-          switch (opcode) {
-          // 算术和逻辑指令 - 第一个操作数是定义
-          case RVOpcodes::MV:
-          case RVOpcodes::ADDI:
-          case RVOpcodes::SLLI:
-          case RVOpcodes::SRLI:
-          case RVOpcodes::SRAI:
-          case RVOpcodes::SLTI:
-          case RVOpcodes::SLTIU:
-          case RVOpcodes::XORI:
-          case RVOpcodes::ORI:
-          case RVOpcodes::ANDI:
-          case RVOpcodes::ADD:
-          case RVOpcodes::SUB:
-          case RVOpcodes::SLL:
-          case RVOpcodes::SLT:
-          case RVOpcodes::SLTU:
-          case RVOpcodes::XOR:
-          case RVOpcodes::SRL:
-          case RVOpcodes::SRA:
-          case RVOpcodes::OR:
-          case RVOpcodes::AND:
-          case RVOpcodes::MUL:
-          case RVOpcodes::DIV:
-          case RVOpcodes::REM:
-          case RVOpcodes::LW:
-          case RVOpcodes::LH:
-          case RVOpcodes::LB:
-          case RVOpcodes::LHU:
-          case RVOpcodes::LBU:
-
-          // 存储指令 - 第一个操作数是使用（要存储的值）
-          case RVOpcodes::SW:
-          case RVOpcodes::SH:
-          case RVOpcodes::SB:
-          // 分支指令 - 第一个操作数是使用
-          case RVOpcodes::BEQ:
-          case RVOpcodes::BNE:
-          case RVOpcodes::BLT:
-          case RVOpcodes::BGE:
-          case RVOpcodes::BLTU:
-          case RVOpcodes::BGEU:
-          // 跳转指令 - 可能使用寄存器
-          case RVOpcodes::JALR:
-            isDefOperand = false;
-            break;
-
-          default:
-            // 对于未知指令，保守地假设第一个操作数可能是使用
-            isDefOperand = false;
-            break;
-          }
-        }
-
-        // 如果不是定义操作数，检查是否使用了目标寄存器
-        if (!isDefOperand) {
-          if (instr->getOperands()[k]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-            auto *use_reg =
-                static_cast<RegOperand *>(instr->getOperands()[k].get());
-            if (areRegsEqual(reg, use_reg))
-              return true;
-          }
-          // 检查内存操作数中的基址寄存器
-          if (instr->getOperands()[k]->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
-            auto *mem =
-                static_cast<MemOperand *>(instr->getOperands()[k].get());
-            if (areRegsEqual(reg, mem->getBase()))
-              return true;
-          }
-        }
-      }
-    }
-    return false;
-  };
-
-  // 检查寄存器是否在指令中被重新定义（用于更精确的分析）
-  auto isRegRedefinedAt =
-      [](MachineInstr *instr, RegOperand *reg,
-         const std::function<bool(RegOperand *, RegOperand *)> &areRegsEqual)
-      -> bool {
-    if (instr->getOperands().empty())
-      return false;
-
-    auto opcode = instr->getOpcode();
-    // 只有当第一个操作数是定义操作数时才检查
-    switch (opcode) {
-    case RVOpcodes::MV:
-    case RVOpcodes::ADDI:
-    case RVOpcodes::ADD:
-    case RVOpcodes::SUB:
-    case RVOpcodes::MUL:
-    case RVOpcodes::LW:
-      // ... 其他定义指令
-      if (instr->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-        auto *def_reg =
-            static_cast<RegOperand *>(instr->getOperands()[0].get());
-        return areRegsEqual(reg, def_reg);
-      }
-      break;
-    default:
-      break;
-    }
-    return false;
-  };
-
-  // 检查是否为存储-加载模式，支持不同大小的访问
-  auto isStoreLoadPattern = [](MachineInstr *store_instr,
-                               MachineInstr *load_instr) -> bool {
-    auto store_op = store_instr->getOpcode();
-    auto load_op = load_instr->getOpcode();
-
-    // 检查存储-加载对应关系
-    return (store_op == RVOpcodes::SW && load_op == RVOpcodes::LW) || // 32位
-           (store_op == RVOpcodes::SH &&
-            load_op == RVOpcodes::LH) || // 16位有符号
-           (store_op == RVOpcodes::SH &&
-            load_op == RVOpcodes::LHU) || // 16位无符号
-           (store_op == RVOpcodes::SB &&
-            load_op == RVOpcodes::LB) || // 8位有符号
-           (store_op == RVOpcodes::SB &&
-            load_op == RVOpcodes::LBU) ||                           // 8位无符号
-           (store_op == RVOpcodes::SD && load_op == RVOpcodes::LD); // 64位
-  };
-
-  // 检查两个内存访问是否访问相同的内存位置
-  auto areMemoryAccessesEqual =
-      [&areRegsEqual](MachineInstr *store_instr, MemOperand *store_mem,
-                      MachineInstr *load_instr, MemOperand *load_mem) -> bool {
-    // 基址寄存器必须相同
-    if (!areRegsEqual(store_mem->getBase(), load_mem->getBase())) {
-      return false;
-    }
-
-    // 偏移量必须相同
-    if (store_mem->getOffset()->getValue() !=
-        load_mem->getOffset()->getValue()) {
-      return false;
-    }
-
-    // 检查访问大小是否兼容
-    auto store_op = store_instr->getOpcode();
-    auto load_op = load_instr->getOpcode();
-
-    // 获取访问大小（字节数）
-    auto getAccessSize = [](RVOpcodes opcode) -> int {
-      switch (opcode) {
-      case RVOpcodes::LB:
-      case RVOpcodes::LBU:
-      case RVOpcodes::SB:
-        return 1; // 8位
-      case RVOpcodes::LH:
-      case RVOpcodes::LHU:
-      case RVOpcodes::SH:
-        return 2; // 16位
-      case RVOpcodes::LW:
-      case RVOpcodes::SW:
-        return 4; // 32位
-      case RVOpcodes::LD:
-      case RVOpcodes::SD:
-        return 8; // 64位
-      default:
-        return -1; // 未知
-      }
-    };
-
-    int store_size = getAccessSize(store_op);
-    int load_size = getAccessSize(load_op);
-
-    // 只有访问大小完全匹配时才能进行优化
-    // 这避免了部分重叠访问的复杂情况
-    return store_size > 0 && store_size == load_size;
-  };
-
-  // 简单的内存别名分析：检查两个内存访问之间是否可能有冲突的内存操作
-  auto isMemoryAccessSafe =
-      [&](const std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> &instrs,
-          size_t store_idx, size_t load_idx, MemOperand *mem) -> bool {
-    // 检查存储和加载之间是否有可能影响内存的指令
-    for (size_t j = store_idx + 1; j < load_idx; ++j) {
-      auto *between_instr = instrs[j].get();
-      auto between_op = between_instr->getOpcode();
-
-      // 检查是否有其他内存写入操作
-      switch (between_op) {
-      case RVOpcodes::SW:
-      case RVOpcodes::SH:
-      case RVOpcodes::SB:
-      case RVOpcodes::SD: {
-        // 如果有其他存储操作，需要检查是否可能访问相同的内存
-        if (between_instr->getOperands().size() >= 2 &&
-            between_instr->getOperands()[1]->getKind() ==
-                MachineOperand::KIND_MEM) {
-
-          auto *other_mem =
-              static_cast<MemOperand *>(between_instr->getOperands()[1].get());
-
-          // 保守的别名分析：如果使用不同的基址寄存器，假设可能别名
-          if (!areRegsEqual(mem->getBase(), other_mem->getBase())) {
-            return false; // 可能的别名，不安全
-          }
-
-          // 如果基址相同但偏移量不同，检查是否重叠
-          int64_t offset1 = mem->getOffset()->getValue();
-          int64_t offset2 = other_mem->getOffset()->getValue();
-
-          // 获取访问大小来检查重叠
-          auto getAccessSize = [](RVOpcodes opcode) -> int {
-            switch (opcode) {
-            case RVOpcodes::SB:
-              return 1;
-            case RVOpcodes::SH:
-              return 2;
-            case RVOpcodes::SW:
-              return 4;
-            case RVOpcodes::SD:
-              return 8;
-            default:
-              return 4; // 默认假设4字节
-            }
-          };
-
-          int size1 = getAccessSize(RVOpcodes::SW); // 从原存储指令推断
-          int size2 = getAccessSize(between_op);
-
-          // 检查内存区域是否重叠
-          bool overlaps =
-              !(offset1 + size1 <= offset2 || offset2 + size2 <= offset1);
-          if (overlaps) {
-            return false; // 内存重叠，不安全
-          }
-        }
-        break;
-      }
-
-      // 函数调用可能有副作用
-      case RVOpcodes::JAL:
-      case RVOpcodes::JALR:
-        return false; // 函数调用可能修改内存，不安全
-
-      // 原子操作或其他可能修改内存的指令
-      // 根据具体的RISC-V扩展添加更多指令
-      default:
-        // 对于未知指令，采用保守策略
-        // 可以根据具体需求调整
-        break;
-      }
-    }
-
-    return true; // 没有发现潜在的内存冲突
-  };
-
-  // isPowerOfTwo: 检查数值是否为2的幂次，并返回其指数。
-  auto isPowerOfTwo = [](int64_t n) -> int {
-    if (n <= 0 || (n & (n - 1)) != 0)
-      return -1;
-    int shift = 0;
-    while (n > 1) {
-      n >>= 1;
-      shift++;
-    }
-    return shift;
-  };
-
-  for (auto &mbb_uptr : mfunc->getBlocks()) {
-    auto &mbb = *mbb_uptr;
-    auto &instrs = mbb.getInstructions();
-    if (instrs.size() < 2)
-      continue; // 基本块至少需要两条指令进行窥孔
-
-    // 遍历指令序列进行窥孔优化
-    for (size_t i = 0; i + 1 < instrs.size();) {
-      auto *mi1 = instrs[i].get();
-      auto *mi2 = instrs[i + 1].get();
-      bool changed = false;
-
-      // 1. 消除冗余交换移动: mv a, b; mv b, a  -> mv a, b
-      if (mi1->getOpcode() == RVOpcodes::MV &&
-          mi2->getOpcode() == RVOpcodes::MV) {
-        if (mi1->getOperands().size() == 2 && mi2->getOperands().size() == 2) {
-          if (mi1->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi1->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi2->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi2->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-            auto *dst1 = static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[0].get());
-            auto *src1 = static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[1].get());
-            auto *dst2 = static_cast<RegOperand *>(mi2->getOperands()[0].get());
-            auto *src2 = static_cast<RegOperand *>(mi2->getOperands()[1].get());
-            if (areRegsEqual(dst1, src2) && areRegsEqual(src1, dst2)) {
-              instrs.erase(instrs.begin() + i + 1); // 移除第二条指令
-              changed = true;
-            }
-          }
-        }
-      }
-      // 2. 冗余加载消除: sw t0, offset(base); lw t1, offset(base) -> 替换或消除
-      // lw 添加ld sd支持
-      else if (isStoreLoadPattern(mi1, mi2)) {
-        if (mi1->getOperands().size() == 2 && mi2->getOperands().size() == 2) {
-          if (mi1->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi1->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM &&
-              mi2->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi2->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
-
-            auto *store_val =
-                static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[0].get());
-            auto *store_mem =
-                static_cast<MemOperand *>(mi1->getOperands()[1].get());
-            auto *load_val =
-                static_cast<RegOperand *>(mi2->getOperands()[0].get());
-            auto *load_mem =
-                static_cast<MemOperand *>(mi2->getOperands()[1].get());
-
-            // 检查内存访问是否匹配（基址、偏移量和访问大小）
-            if (areMemoryAccessesEqual(mi1, store_mem, mi2, load_mem)) {
-              // 进行简单的内存别名分析
-              if (isMemoryAccessSafe(instrs, i, i + 1, store_mem)) {
-                if (areRegsEqual(store_val, load_val)) {
-                  // sw r1, mem; lw r1, mem -> 消除冗余的lw
-                  instrs.erase(instrs.begin() + i + 1);
-                  changed = true;
-                } else {
-                  // sw r1, mem; lw r2, mem -> 替换lw为mv r2, r1
-                  auto newInstr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MV);
-                  newInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*load_val));
-                  newInstr->addOperand(
-                      std::make_unique<RegOperand>(*store_val));
-                  instrs[i + 1] = std::move(newInstr);
-                  changed = true;
-                }
-              }
-            }
-          }
-        }
-      }
-      // 3. 强度削减: mul y, x, 2^n -> slli y, x, n
-      else if (mi1->getOpcode() == RVOpcodes::MUL &&
-               mi1->getOperands().size() == 3) {
-        auto *dst_op = mi1->getOperands()[0].get();
-        auto *src1_op = mi1->getOperands()[1].get();
-        auto *src2_op = mi1->getOperands()[2].get();
-
-        if (dst_op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-          auto *dst_reg = static_cast<RegOperand *>(dst_op);
-          RegOperand *src_reg = nullptr;
-          int shift = -1;
-
-          if (src1_op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              src2_op->getKind() == MachineOperand::KIND_IMM) {
-            shift =
-                isPowerOfTwo(static_cast<ImmOperand *>(src2_op)->getValue());
-            if (shift >= 0)
-              src_reg = static_cast<RegOperand *>(src1_op);
-          } else if (src1_op->getKind() == MachineOperand::KIND_IMM &&
-                     src2_op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-            shift =
-                isPowerOfTwo(static_cast<ImmOperand *>(src1_op)->getValue());
-            if (shift >= 0)
-              src_reg = static_cast<RegOperand *>(src2_op);
-          }
-
-          if (src_reg && shift >= 0 &&
-              shift <= 31) { // RISC-V 移位量限制 (0-31)
-            auto newInstr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::SLLI);
-            newInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*dst_reg));
-            newInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*src_reg));
-            newInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(shift));
-            instrs[i] = std::move(newInstr);
-            changed = true;
-          }
-        }
-      }
-      // 4. 地址计算优化: addi dst, base, imm1; lw/sw val, imm2(dst) -> lw/sw
-      // val, (imm1+imm2)(base)
-      else if (mi1->getOpcode() == RVOpcodes::ADDI &&
-               mi1->getOperands().size() == 3) {
-        auto opcode2 = mi2->getOpcode();
-        if (opcode2 == RVOpcodes::LW || opcode2 == RVOpcodes::SW) {
-          if (mi2->getOperands().size() == 2 &&
-              mi2->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM &&
-              mi1->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi1->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi1->getOperands()[2]->getKind() == MachineOperand::KIND_IMM) {
-
-            auto *addi_dst =
-                static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[0].get());
-            auto *addi_base =
-                static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[1].get());
-            auto *addi_imm =
-                static_cast<ImmOperand *>(mi1->getOperands()[2].get());
-
-            auto *mem_op =
-                static_cast<MemOperand *>(mi2->getOperands()[1].get());
-            auto *mem_base = mem_op->getBase();
-            auto *mem_imm = mem_op->getOffset();
-
-            // 检查 ADDI 的目标寄存器是否是内存操作的基址
-            if (areRegsEqual(addi_dst, mem_base)) {
-              // 改进的使用检查：考虑寄存器可能在后续被重新定义的情况
-              bool canOptimize = true;
-
-              // 检查从 i+2 开始的指令
-              for (size_t j = i + 2; j < instrs.size(); ++j) {
-                auto *later_instr = instrs[j].get();
-
-                // 如果寄存器被重新定义，那么它后面的使用就不相关了
-                if (isRegRedefinedAt(later_instr, addi_dst, areRegsEqual)) {
-                  break; // 寄存器被重新定义，可以安全优化
-                }
-
-                // 如果寄存器被使用，则不能优化
-                if (isRegUsedLater(instrs, addi_dst, j)) {
-                  canOptimize = false;
-                  break;
-                }
-              }
-
-              if (canOptimize) {
-                int64_t new_offset = addi_imm->getValue() + mem_imm->getValue();
-                // 检查新偏移量是否符合 RISC-V 12位有符号立即数范围
-                if (new_offset >= -2048 && new_offset <= 2047) {
-                  auto new_mem_op = std::make_unique<MemOperand>(
-                      std::make_unique<RegOperand>(*addi_base),
-                      std::make_unique<ImmOperand>(new_offset));
-                  mi2->getOperands()[1] = std::move(new_mem_op);
-                  instrs.erase(instrs.begin() + i);
-                  changed = true;
-                }
-              }
-            }
-          }
-        }
-      }
-      // 5. 冗余移动指令消除: mv x, y; op z, x, ... -> op z, y, ... (如果 x
-      // 之后不再使用)
-      else if (mi1->getOpcode() == RVOpcodes::MV &&
-               mi1->getOperands().size() == 2) {
-        if (mi1->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-            mi1->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-
-          auto *mv_dst = static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[0].get());
-          auto *mv_src = static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[1].get());
-
-          // 检查第二条指令是否使用了 mv 的目标寄存器
-          std::vector<size_t> use_positions;
-          for (size_t k = 1; k < mi2->getOperands().size(); ++k) {
-            if (mi2->getOperands()[k]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-              auto *use_reg =
-                  static_cast<RegOperand *>(mi2->getOperands()[k].get());
-              if (areRegsEqual(mv_dst, use_reg)) {
-                use_positions.push_back(k);
-              }
-            }
-            // 也检查内存操作数中的基址寄存器
-            else if (mi2->getOperands()[k]->getKind() ==
-                     MachineOperand::KIND_MEM) {
-              auto *mem =
-                  static_cast<MemOperand *>(mi2->getOperands()[k].get());
-              if (areRegsEqual(mv_dst, mem->getBase())) {
-                // 对于内存操作数，我们需要创建新的MemOperand
-                auto new_mem = std::make_unique<MemOperand>(
-                    std::make_unique<RegOperand>(*mv_src),
-                    std::make_unique<ImmOperand>(mem->getOffset()->getValue()));
-                mi2->getOperands()[k] = std::move(new_mem);
-                use_positions.push_back(k); // 标记已处理
-              }
-            }
-          }
-
-          if (!use_positions.empty()) {
-            // 改进的后续使用检查
-            bool canOptimize = true;
-            for (size_t j = i + 2; j < instrs.size(); ++j) {
-              auto *later_instr = instrs[j].get();
-
-              // 如果寄存器被重新定义，后续使用就不相关了
-              if (isRegRedefinedAt(later_instr, mv_dst, areRegsEqual)) {
-                break;
-              }
-
-              // 检查是否还有其他使用
-              if (isRegUsedLater(instrs, mv_dst, j)) {
-                canOptimize = false;
-                break;
-              }
-            }
-
-            if (canOptimize) {
-              // 替换所有寄存器使用（内存操作数已在上面处理）
-              for (size_t pos : use_positions) {
-                if (mi2->getOperands()[pos]->getKind() ==
-                    MachineOperand::KIND_REG) {
-                  mi2->getOperands()[pos] =
-                      std::make_unique<RegOperand>(*mv_src);
-                }
-              }
-              instrs.erase(instrs.begin() + i);
-              changed = true;
-            }
-          }
-        }
-      }
-      // 6. 连续加法指令合并: addi t1, t0, imm1; addi t2, t1, imm2 -> addi t2,
-      // t0, (imm1+imm2)
-      else if (mi1->getOpcode() == RVOpcodes::ADDI &&
-               mi2->getOpcode() == RVOpcodes::ADDI) {
-        if (mi1->getOperands().size() == 3 && mi2->getOperands().size() == 3) {
-          if (mi1->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi1->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi1->getOperands()[2]->getKind() == MachineOperand::KIND_IMM &&
-              mi2->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi2->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-              mi2->getOperands()[2]->getKind() == MachineOperand::KIND_IMM) {
-
-            auto *addi1_dst =
-                static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[0].get());
-            auto *addi1_src =
-                static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[1].get());
-            auto *addi1_imm =
-                static_cast<ImmOperand *>(mi1->getOperands()[2].get());
-
-            auto *addi2_dst =
-                static_cast<RegOperand *>(mi2->getOperands()[0].get());
-            auto *addi2_src =
-                static_cast<RegOperand *>(mi2->getOperands()[1].get());
-            auto *addi2_imm =
-                static_cast<ImmOperand *>(mi2->getOperands()[2].get());
-
-            // 检查第一个ADDI的目标是否是第二个ADDI的源
-            if (areRegsEqual(addi1_dst, addi2_src)) {
-              // 改进的中间寄存器使用检查
-              bool canOptimize = true;
-              for (size_t j = i + 2; j < instrs.size(); ++j) {
-                auto *later_instr = instrs[j].get();
-
-                // 如果中间寄存器被重新定义，后续使用不相关
-                if (isRegRedefinedAt(later_instr, addi1_dst, areRegsEqual)) {
-                  break;
-                }
-
-                // 检查是否有其他使用
-                if (isRegUsedLater(instrs, addi1_dst, j)) {
-                  canOptimize = false;
-                  break;
-                }
-              }
-
-              if (canOptimize) {
-                int64_t new_imm = addi1_imm->getValue() + addi2_imm->getValue();
-                // 检查新立即数范围
-                if (new_imm >= -2048 && new_imm <= 2047) {
-                  auto newInstr =
-                      std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDI);
-                  newInstr->addOperand(
-                      std::make_unique<RegOperand>(*addi2_dst));
-                  newInstr->addOperand(
-                      std::make_unique<RegOperand>(*addi1_src));
-                  newInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(new_imm));
-                  instrs[i + 1] = std::move(newInstr);
-                  instrs.erase(instrs.begin() + i);
-                  changed = true;
-                }
-              }
-            }
-          }
-        }
-      }
-
-      // 7. ADD with zero optimization: add r1, r2, zero -> mv r1, r2
-      else if (mi1->getOpcode() == RVOpcodes::ADD &&
-               mi1->getOperands().size() == 3) {
-        if (mi1->getOperands()[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-            mi1->getOperands()[1]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG &&
-            mi1->getOperands()[2]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-
-          auto *add_dst =
-              static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[0].get());
-          auto *add_src1 =
-              static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[1].get());
-          auto *add_src2 =
-              static_cast<RegOperand *>(mi1->getOperands()[2].get());
-
-          // 检查第二个源操作数是否为ZERO寄存器
-          if (!add_src2->isVirtual() &&
-              add_src2->getPReg() == PhysicalReg::ZERO) {
-            // 创建新的 MV 指令
-            auto newInstr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MV);
-            newInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*add_dst));
-            newInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*add_src1));
-            instrs[i] = std::move(newInstr);
-            changed = true;
-          }
-        }
-      }
-
-      // 根据是否发生变化调整遍历索引
-      if (!changed) {
-        ++i; // 没有优化，继续检查下一对指令
-      } else {
-        // 发生变化，适当回退以捕获新的优化机会。
-        // 这是一种安全的回退策略，可以触发连锁优化，且不会导致无限循环。
-        if (i > 0) {
-          --i;
-        }
-      }
-    }
-  }
-}
-
-} // namespace sysy

src/RISCv64RegAlloc.cpp

@@ -2,6 +2,8 @@
 #include "RISCv64ISel.h"
 #include <algorithm>
 #include <vector>
+#include <iostream> // For DEBUG output
+#include <cassert>  // For assert
 
 namespace sysy {
 
@@ -11,19 +13,33 @@ RISCv64RegAlloc::RISCv64RegAlloc(MachineFunction* mfunc) : MFunc(mfunc) {
         PhysicalReg::T4, PhysicalReg::T5, PhysicalReg::T6,
         PhysicalReg::A0, PhysicalReg::A1, PhysicalReg::A2, PhysicalReg::A3,
         PhysicalReg::A4, PhysicalReg::A5, PhysicalReg::A6, PhysicalReg::A7,
-        PhysicalReg::S0, PhysicalReg::S1, PhysicalReg::S2, PhysicalReg::S3,
+        // PhysicalReg::S0,
+        PhysicalReg::S1, PhysicalReg::S2, PhysicalReg::S3,
         PhysicalReg::S4, PhysicalReg::S5, PhysicalReg::S6, PhysicalReg::S7,
         PhysicalReg::S8, PhysicalReg::S9, PhysicalReg::S10, PhysicalReg::S11,
     };
+
+    // 映射物理寄存器到特殊的虚拟寄存器ID，用于干扰图中的物理寄存器节点
+    // 确保这些特殊ID不会与vreg_counter生成的常规虚拟寄存器ID冲突
+    for (PhysicalReg preg : allocable_int_regs) {
+        preg_to_vreg_id_map[preg] = static_cast<unsigned>(PhysicalReg::PHYS_REG_START_ID) + static_cast<unsigned>(preg);
+    }
 }
 
+// 寄存器分配的主入口点
 void RISCv64RegAlloc::run() {
-    handleCallingConvention();
-    eliminateFrameIndices();
-    analyzeLiveness();
-    buildInterferenceGraph();
-    colorGraph();
-    rewriteFunction();
+    // 阶段 1: 处理函数调用约定（参数寄存器预着色）
+    handleCallingConvention();    
+    // 阶段 2: 消除帧索引（为局部变量和栈参数分配栈偏移）
+    eliminateFrameIndices();      
+    // 阶段 3: 活跃性分析
+    analyzeLiveness();            
+    // 阶段 4: 构建干扰图（包含CALL指令对调用者保存寄存器的影响）
+    buildInterferenceGraph();     
+    // 阶段 5: 图着色算法分配物理寄存器
+    colorGraph();                 
+    // 阶段 6: 重写函数（插入溢出/填充代码，替换虚拟寄存器为物理寄存器）
+    rewriteFunction();            
 }
 
 /**
@@ -43,7 +59,10 @@ void RISCv64RegAlloc::handleCallingConvention() {
             if (arg_idx >= 8) {
                 break;
             }
-
+            // 获取该 Argument 对象对应的虚拟寄存器ID
+            // 通过 MachineFunction -> RISCv64ISel -> vreg_map 来获取
+            const auto& vreg_map_from_isel = MFunc->getISel()->getVRegMap();
+            assert(vreg_map_from_isel.count(arg) && "Argument not found in ISel's vreg_map!"); 
             // 1. 获取该 Argument 对象对应的虚拟寄存器
             unsigned vreg = isel->getVReg(arg);
             
@@ -58,6 +77,9 @@ void RISCv64RegAlloc::handleCallingConvention() {
     }
 }
 
+/**
+ * @brief 消除帧索引，为局部变量和栈参数分配栈偏移量，并展开伪指令。
+ */
 void RISCv64RegAlloc::eliminateFrameIndices() {
     StackFrameInfo& frame_info = MFunc->getFrameInfo();
     // 初始偏移量，为保存ra和s0留出空间。
@@ -185,30 +207,38 @@ void RISCv64RegAlloc::eliminateFrameIndices() {
     }
 }
 
+/**
+ * @brief 计算给定 MachineInstr 的 Use (读取) 和 Def (写入) 寄存器集合。
+ * 这是活跃性分析的基础。
+ * @param instr 要分析的机器指令。
+ * @param use 存储 Use 寄存器（虚拟寄存器 ID）的集合。
+ * @param def 存储 Def 寄存器（虚拟寄存器 ID）的集合。
+ */
 void RISCv64RegAlloc::getInstrUseDef(MachineInstr* instr, LiveSet& use, LiveSet& def) {
-    bool is_def = true;
+    bool first_reg_is_def = true; // 默认情况下，指令的第一个寄存器操作数是定义 (def)
     auto opcode = instr->getOpcode();
 
-    // --- MODIFICATION START: 细化对指令的 use/def 定义 ---
-    
-    // 对于没有定义目标寄存器的指令，预先设置 is_def = false
+    // 1. 特殊指令的 `is_def` 标志调整
+    // 这些指令的第一个寄存器操作数是源操作数 (use)，而不是目标操作数 (def)。
     if (opcode == RVOpcodes::SW || opcode == RVOpcodes::SD || 
         opcode == RVOpcodes::BEQ || opcode == RVOpcodes::BNE || 
         opcode == RVOpcodes::BLT || opcode == RVOpcodes::BGE ||
         opcode == RVOpcodes::BLTU || opcode == RVOpcodes::BGEU ||
         opcode == RVOpcodes::RET || opcode == RVOpcodes::J) {
-        is_def = false;
+        first_reg_is_def = false;
+    }
+
+    // JAL 和 JALR 指令定义 ra (x1)
+    if (opcode == RVOpcodes::JAL || opcode == RVOpcodes::JALR) {
+        // 使用 ra 对应的特殊虚拟寄存器ID
+        def.insert(static_cast<unsigned>(PhysicalReg::RA)); 
+        first_reg_is_def = false; // JAL/JALR 的第一个操作数是 ra，已经处理为 def
     }
     
-    // 对 CALL 指令进行特殊处理
+    // 2. CALL 指令的特殊处理
     if (opcode == RVOpcodes::CALL) {
-        // CALL 指令的第一个操作数通常是目标函数标签，不是寄存器。
-        // 它可能会有一个可选的返回值（def），以及一系列参数（use）。
-        // 这里的处理假定 CALL 的机器指令操作数布局是：
-        // [可选: dest_vreg (def)], [函数标签], [可选: arg1_vreg (use)], [可选: arg2_vreg (use)], ...
-        
-        // 我们需要一种方法来识别哪些操作数是def，哪些是use。
-        // 一个简单的约定：如果第一个操作数是寄存器，则它是def（返回值）。
+        // 1.1 处理返回值 (def)
+        // 约定：如果CALL指令有返回值，IR阶段会将返回值vreg作为指令的第一个操作数。
         if (!instr->getOperands().empty() && instr->getOperands().front()->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
              auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(instr->getOperands().front().get());
              if (reg_op->isVirtual()) {
@@ -216,14 +246,19 @@ void RISCv64RegAlloc::getInstrUseDef(MachineInstr* instr, LiveSet& use, LiveSet&
              }
         }
 
-        // 遍历所有操作数，非第一个寄存器操作数均视为use
-        bool first_reg_skipped = false;
+        // 1.2 处理参数 (use)
+        // 参数通常是指令的后续操作数
+        bool first_operand_processed = false; // 用于跳过已作为def处理的返回值
         for (const auto& op : instr->getOperands()) {
             if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-                if (!first_reg_skipped) {
-                    first_reg_skipped = true;
-                    continue; // 跳过我们已经作为def处理的返回值
+                if (!first_operand_processed) { // 如果是第一个操作数
+                    first_operand_processed = true;
+                    // 如果第一个操作数是返回值（已被加入def），则跳过
+                    if (def.count(static_cast<RegOperand*>(op.get())->getVRegNum())) {
+                        continue; 
+                    }
                 }
+                // 否则，该寄存器是 use
                 auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(op.get());
                 if (reg_op->isVirtual()) {
                     use.insert(reg_op->getVRegNum());
@@ -231,34 +266,43 @@ void RISCv64RegAlloc::getInstrUseDef(MachineInstr* instr, LiveSet& use, LiveSet&
             }
         }
 
-        // **重要**: CALL指令还隐式定义（杀死）了所有调用者保存的寄存器。
-        // 一个完整的实现会在这里将所有caller-saved寄存器标记为def，
-        // 以确保任何跨调用存活的变量都不会被分配到这些寄存器中。
-        // 这个简化的实现暂不处理隐式def，但这是未来优化的关键点。
+        // **重要**: CALL指令隐式定义（杀死）了所有调用者保存的寄存器。
+        // **这部分逻辑不在getInstrUseDef中直接处理**。
+        // 而是通过`buildInterferenceGraph`中添加物理寄存器节点与活跃虚拟寄存器之间的干扰边来完成。
+        // 这样 Liveness Analysis 可以在虚拟寄存器层面进行，而物理寄存器干扰的复杂性则留给干扰图。
 
         return; // CALL 指令处理完毕，直接返回
     }
     
-    // --- MODIFICATION END ---
-    
-    // 对其他所有指令的通用处理逻辑
+    // 3. 对其他所有指令的通用处理逻辑
     for (const auto& op : instr->getOperands()) {
         if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
             auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(op.get());
-            if (reg_op->isVirtual()) {
-                if (is_def) {
+            if (reg_op->isVirtual()) { // 只有虚拟寄存器才需要处理 Use/Def
+                // 如果是第一个寄存器操作数，且指令类型表明它是定义 (def)，则加入 def 集合
+                // 否则，它是 use (读取)
+                if (first_reg_is_def) { 
                     def.insert(reg_op->getVRegNum());
-                    is_def = false; // 一条指令通常只有一个目标寄存ator
+                    first_reg_is_def = false; // 确保每条指令只定义一个目标寄存器
                 } else {
                     use.insert(reg_op->getVRegNum());
                 }
             }
         } else if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
-            // 内存操作数 `offset(base)` 中的 base 寄存器是 use
+            // 内存操作数 `offset(base)` 中的 `base` 寄存器是 `use`
             auto mem_op = static_cast<MemOperand*>(op.get());
             if (mem_op->getBase()->isVirtual()) {
                 use.insert(mem_op->getBase()->getVRegNum());
             }
+            // 对于存储内存指令 (SW, SD)，要存储的值（第一个操作数）也是 `use`
+            if ((opcode == RVOpcodes::SW || opcode == RVOpcodes::SD) && 
+                 !instr->getOperands().empty() && // 确保有操作数
+                 instr->getOperands().front()->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) { // 且第一个操作数是寄存器
+                auto src_reg_op = static_cast<RegOperand*>(instr->getOperands().front().get());
+                if (src_reg_op->isVirtual()) {
+                    use.insert(src_reg_op->getVRegNum());
+                }
+            }
         }
     }
 }
@@ -344,6 +388,7 @@ void RISCv64RegAlloc::analyzeLiveness() {
 
 void RISCv64RegAlloc::buildInterferenceGraph() {
     std::set<unsigned> all_vregs;
+    // 收集所有虚拟寄存器和物理寄存器在干扰图中的节点ID
     for (auto& mbb : MFunc->getBlocks()) {
         for(auto& instr : mbb->getInstructions()) {
             LiveSet use, def;
@@ -352,6 +397,11 @@ void RISCv64RegAlloc::buildInterferenceGraph() {
             for(auto d : def) all_vregs.insert(d);
         }
     }
+    // 添加所有物理寄存器对应的特殊虚拟寄存器ID到all_vregs，作为干扰图节点
+    for (auto preg : allocable_int_regs) {
+        all_vregs.insert(preg_to_vreg_id_map.at(preg));
+    }
+
 
     for (auto vreg : all_vregs) { interference_graph[vreg] = {}; }
 
@@ -361,6 +411,7 @@ void RISCv64RegAlloc::buildInterferenceGraph() {
             getInstrUseDef(instr.get(), use, def);
             const LiveSet& live_out = live_out_map.at(instr.get());
 
+            // 标准干扰图构建：def 与 live_out 中的其他变量干扰
             for (unsigned d : def) {
                 for (unsigned l : live_out) {
                     if (d != l) {
@@ -369,6 +420,24 @@ void RISCv64RegAlloc::buildInterferenceGraph() {
                     }
                 }
             }
+
+            // *** 核心修改点：处理 CALL 指令的隐式 def ***
+            if (instr->getOpcode() == RVOpcodes::CALL) {
+                // CALL 指令会定义（杀死）所有调用者保存的寄存器。
+                // 因此，所有调用者保存的物理寄存器都与 CALL 指令的 live_out 中的所有变量冲突。
+                const std::vector<PhysicalReg>& caller_saved_regs = getCallerSavedIntRegs();
+                for (PhysicalReg cs_reg : caller_saved_regs) {
+                    unsigned cs_vreg_id = preg_to_vreg_id_map.at(cs_reg); // 获取物理寄存器对应的特殊vreg ID
+                    
+                    // 将这个物理寄存器节点与 CALL 指令的 live_out 中的所有虚拟寄存器添加干扰边。
+                    for (unsigned live_vreg_out : live_out) {
+                        if (cs_vreg_id != live_vreg_out) { // 避免自己和自己干扰
+                            interference_graph[cs_vreg_id].insert(live_vreg_out);
+                            interference_graph[live_vreg_out].insert(cs_vreg_id);
+                        }
+                    }
+                }
+            }
         }
     }
 }
@@ -389,10 +458,27 @@ void RISCv64RegAlloc::colorGraph() {
     // 着色
     for (unsigned vreg : sorted_vregs) {
         std::set<PhysicalReg> used_colors;
-        for (unsigned neighbor : interference_graph.at(vreg)) {
-            if (color_map.count(neighbor)) {
-                used_colors.insert(color_map.at(neighbor));
+        for (unsigned neighbor_id : interference_graph.at(vreg)) {
+            // --- 修改开始 ---
+            
+            // 情况 1: 邻居是一个已经被着色的虚拟寄存器
+            if (color_map.count(neighbor_id)) {
+                used_colors.insert(color_map.at(neighbor_id));
+            } 
+            // 情况 2: 邻居本身就是一个代表物理寄存器的节点
+            else if (neighbor_id >= static_cast<unsigned>(PhysicalReg::PHYS_REG_START_ID)) {
+                // 需要一个反向映射来从特殊ID找回PhysicalReg
+                // 假设你有这样一个映射 inv_preg_to_vreg_id_map
+                // 或者，你可以重新计算
+                for (auto const& [preg, id] : preg_to_vreg_id_map) {
+                    if (id == neighbor_id) {
+                        used_colors.insert(preg);
+                        break;
+                    }
+                }
             }
+            
+            // --- 修改结束 ---
         }
         
         bool colored = false;

src/include/CalleeSavedHandler.h

@@ -1,33 +0,0 @@
-#ifndef CALLEE_SAVED_HANDLER_H
-#define CALLEE_SAVED_HANDLER_H
-
-#include "RISCv64LLIR.h"
-#include "Pass.h"
-
-namespace sysy {
-
-/**
- * @class CalleeSavedHandler
- * @brief 处理被调用者保存寄存器(Callee-Saved Registers)的Pass。
- * * 这个Pass在寄存器分配之后运行。它的主要职责是：
- * 1. 扫描整个函数，找出所有被使用的 `s` 系列寄存器。
- * 2. 在函数序言中插入 `sd` 指令来保存这些寄存器。
- * 3. 在函数结尾（ret指令前）插入 `ld` 指令来恢复这些寄存器。
- * 4. 正确计算因保存这些寄存器而需要的额外栈空间，并更新StackFrameInfo。
- */
-class CalleeSavedHandler : public Pass {
-public:
-    static char ID;
-    
-    CalleeSavedHandler() : Pass("callee-saved-handler", Granularity::Function, PassKind::Optimization) {}
-    
-    void *getPassID() const override { return &ID; }
-    
-    bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) override;
-    
-    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc);
-};
-
-} // namespace sysy
-
-#endif // CALLEE_SAVED_HANDLER_H

src/include/PostRA_Scheduler.h

@@ -1,30 +0,0 @@
-#ifndef POST_RA_SCHEDULER_H
-#define POST_RA_SCHEDULER_H
-
-#include "RISCv64LLIR.h"
-#include "Pass.h"
-
-namespace sysy {
-
-/**
- * @class PostRA_Scheduler
- * @brief 寄存器分配后的局部指令调度器
- * * 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 {
-public:
-    static char ID;
-    
-    PostRA_Scheduler() : Pass("post-ra-scheduler", Granularity::Function, PassKind::Optimization) {}
-    
-    void *getPassID() const override { return &ID; }
-    
-    bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) override;
-    
-    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc);
-};
-
-} // namespace sysy
-
-#endif // POST_RA_SCHEDULER_H

src/include/PreRA_Scheduler.h

@@ -1,30 +0,0 @@
-#ifndef PRE_RA_SCHEDULER_H
-#define PRE_RA_SCHEDULER_H
-
-#include "RISCv64LLIR.h"
-#include "Pass.h"
-
-namespace sysy {
-
-/**
- * @class PreRA_Scheduler
- * @brief 寄存器分配前的指令调度器
- * * 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 {
-public:
-    static char ID;
-    
-    PreRA_Scheduler() : Pass("pre-ra-scheduler", Granularity::Function, PassKind::Optimization) {}
-    
-    void *getPassID() const override { return &ID; }
-    
-    bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) override;
-    
-    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc);
-};
-
-} // namespace sysy
-
-#endif // PRE_RA_SCHEDULER_H

src/include/RISCv64ISel.h

@@ -17,6 +17,8 @@ public:
     // 公开接口，以便后续模块（如RegAlloc）可以查询或创建vreg
     unsigned getVReg(Value* val);
     unsigned getNewVReg() { return vreg_counter++; }
+    // 获取 vreg_map 的公共接口
+    const std::map<Value*, unsigned>& getVRegMap() const { return vreg_map; }
 
 private:
     // DAG节点定义，作为ISel的内部实现细节

src/include/RISCv64LLIR.h

@@ -35,7 +35,12 @@ enum class PhysicalReg {
     // (保持您原有的 F0-F31 命名)
     F0, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9, F10, F11, 
     F12, F13, F14, F15, F16, F17, F18, F19, F20, F21, 
-    F22, F23, F24, F25, F26, F27, F28, F29, F30, F31
+    F22, F23, F24, F25, F26, F27, F28, F29, F30, F31,
+
+    // 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 = 10000, 
+    PHYS_REG_END_ID = PHYS_REG_START_ID + 32, // 预留足够的空间
 };
 
 // RISC-V 指令操作码枚举
@@ -67,6 +72,9 @@ enum class RVOpcodes {
     FRAME_ADDR,  // 获取栈帧变量的地址
 };
 
+// 定义一个全局辅助函数或常量，提供调用者保存寄存器列表
+const std::vector<PhysicalReg>& getCallerSavedIntRegs();
+
 class MachineOperand;
 class RegOperand;
 class ImmOperand;
@@ -187,6 +195,7 @@ struct StackFrameInfo {
     int locals_size = 0; // 仅为AllocaInst分配的大小
     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
@@ -215,6 +224,15 @@ private:
     StackFrameInfo frame_info;
 };
 
+inline const std::vector<PhysicalReg>& getCallerSavedIntRegs() {
+    static const std::vector<PhysicalReg> regs = {
+        PhysicalReg::T0, PhysicalReg::T1, PhysicalReg::T2, PhysicalReg::T3,
+        PhysicalReg::T4, PhysicalReg::T5, PhysicalReg::T6,
+        PhysicalReg::A0, PhysicalReg::A1, PhysicalReg::A2, PhysicalReg::A3,
+        PhysicalReg::A4, PhysicalReg::A5, PhysicalReg::A6, PhysicalReg::A7
+    };
+    return regs;
+}
 } // namespace sysy
 
 #endif // RISCV64_LLIR_H

src/include/RISCv64Passes.h

@@ -2,14 +2,74 @@
 #define RISCV64_PASSES_H
 
 #include "RISCv64LLIR.h"
-#include "RISCv64Peephole.h"
-#include "PreRA_Scheduler.h"
-#include "PostRA_Scheduler.h"
-#include "CalleeSavedHandler.h"
-#include "Pass.h"
 
 namespace sysy {
 
+/**
+ * @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 BackendPass {
+public:
+    virtual ~BackendPass() = default;
+    virtual void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) = 0;
+};
+
+
+// --- 寄存器分配前优化 ---
+
+/**
+ * @class PreRA_Scheduler
+ * @brief 寄存器分配前的指令调度器
+ * * 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 BackendPass {
+public:
+    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) override;
+};
+
+
+/**
+ * @class CalleeSavedHandler
+ * @brief 处理被调用者保存寄存器(Callee-Saved Registers)的Pass。
+ * * 这个Pass在寄存器分配之后运行。它的主要职责是：
+ * 1. 扫描整个函数，找出所有被使用的 `s` 系列寄存器。
+ * 2. 在函数序言中插入 `sd` 指令来保存这些寄存器。
+ * 3. 在函数结尾（ret指令前）插入 `ld` 指令来恢复这些寄存器。
+ * 4. 正确计算因保存这些寄存器而需要的额外栈空间，并更新StackFrameInfo。
+ */
+class CalleeSavedHandler : public BackendPass {
+public:
+    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) override;
+};
+
+// --- 寄存器分配后优化 ---
+
+/**
+ * @class PeepholeOptimizer
+ * @brief 窥孔优化器
+ * * 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 BackendPass {
+public:
+    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) override;
+};
+
+/**
+ * @class PostRA_Scheduler
+ * @brief 寄存器分配后的局部指令调度器
+ * * 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 BackendPass {
+public:
+    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) override;
+};
+
+
 } // namespace sysy
 
 #endif // RISCV64_PASSES_H

src/include/RISCv64Peephole.h

@@ -1,30 +0,0 @@
-#ifndef RISCV64_PEEPHOLE_H
-#define RISCV64_PEEPHOLE_H
-
-#include "RISCv64LLIR.h"
-#include "Pass.h"
-
-namespace sysy {
-
-/**
- * @class PeepholeOptimizer
- * @brief 窥孔优化器
- * * 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 {
-public:
-    static char ID;
-    
-    PeepholeOptimizer() : Pass("peephole-optimizer", Granularity::Function, PassKind::Optimization) {}
-    
-    void *getPassID() const override { return &ID; }
-    
-    bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) override;
-    
-    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc);
-};
-
-} // namespace sysy
-
-#endif // RISCV64_PEEPHOLE_H

src/include/RISCv64RegAlloc.h

@@ -2,6 +2,7 @@
 #define RISCV64_REGALLOC_H
 
 #include "RISCv64LLIR.h"
+#include "RISCv64ISel.h" // 包含 RISCv64ISel.h 以访问 ISel 和 Value 类型
 
 namespace sysy {
 
@@ -56,6 +57,7 @@ private:
     // 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);