src/backend/RISCv64/RISCv64Backend.cpp

@@ -1,13 +1,14 @@
 #include "RISCv64Backend.h"
 #include "RISCv64ISel.h"
 #include "RISCv64RegAlloc.h"
-#include "RISCv64LinearScan.h" // <--- 新增此行
+#include "RISCv64LinearScan.h"
+#include "RISCv64BasicBlockAlloc.h"
 #include "RISCv64AsmPrinter.h"
 #include "RISCv64Passes.h"
 #include <sstream>
-#include <future>   // <--- 新增此行
-#include <chrono>   // <--- 新增此行
-#include <iostream> // <--- 新增此行，用于打印超时警告
+#include <future>
+#include <chrono>
+#include <iostream>
 namespace sysy {
 
 // 顶层入口
@@ -196,139 +197,7 @@ std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
 }
 
 std::string RISCv64CodeGen::function_gen(Function* func) {
-    if (DEBUG) {
-        // === 完整的后端处理流水线 ===
-
-    // 阶段 1: 指令选择 (sysy::IR -> LLIR with virtual registers)
-    DEBUG = 0;
-    DEEPDEBUG = 0;
-
-    RISCv64ISel isel;
-    std::unique_ptr<MachineFunction> mfunc = isel.runOnFunction(func);
-
-    // 第一次调试打印输出
-    std::stringstream ss_after_isel;
-    RISCv64AsmPrinter printer_isel(mfunc.get());
-    printer_isel.run(ss_after_isel, true);
-    // DEBUG = 1;
-    // DEEPDEBUG = 1;
-    if (DEBUG) {
-        std::cerr << "====== Intermediate Representation after Instruction Selection ======\n" 
-        << ss_after_isel.str();
-    }
-    
-    // 阶段 2: 消除帧索引 (展开伪指令，计算局部变量偏移)
-    // 这个Pass必须在寄存器分配之前运行
-    EliminateFrameIndicesPass efi_pass;
-    efi_pass.runOnMachineFunction(mfunc.get());
-
-    if (DEBUG) {
-        std::cerr << "====== stack info after eliminate frame indices  ======\n";
-        mfunc->dumpStackFrameInfo(std::cerr);
-        std::stringstream ss_after_eli;
-        printer_isel.run(ss_after_eli, true);
-        std::cerr << "====== LLIR after eliminate frame indices ======\n" 
-        << ss_after_eli.str();
-    }
-
-    // 阶段 2: 除法强度削弱优化 (Division Strength Reduction)
-    DivStrengthReduction div_strength_reduction;
-    div_strength_reduction.runOnMachineFunction(mfunc.get());
-
-    // // 阶段 2.1: 指令调度 (Instruction Scheduling)
-    // PreRA_Scheduler scheduler;
-    // scheduler.runOnMachineFunction(mfunc.get());
-
-    // 阶段 3: 物理寄存器分配 (Register Allocation)
-    
-    DEBUG = 1;
-    // DEEPERDEBUG = 1;
-
-    // 阶段 3: 物理寄存器分配 (带超时回退机制)
-
-    /*
-     * [临时修改]
-     * 为了优先测试线性扫描分配器，暂时注释掉图着色分配器及其超时逻辑。
-     * 原始逻辑是：优先使用图着色，超时(20s)后回退到线性扫描。
-     * 在线性扫描分配器测试稳定后，可以恢复此处的代码。
-     */
-    /*
-    // 首先尝试图着色分配器
-    if (DEBUG) std::cerr << "Attempting Register Allocation with Graph Coloring...\n";
-    RISCv64RegAlloc gc_alloc(mfunc.get());
-    
-    // 异步执行图着色分配
-    auto future = std::async(std::launch::async, [&gc_alloc]{
-        gc_alloc.run();
-    });
-
-    // 等待最多20秒
-    auto status = future.wait_for(std::chrono::seconds(20));
-
-    if (status == std::future_status::timeout) {
-        // 超时，切换到线性扫描分配器
-        std::cerr << "Warning: Graph coloring register allocation timed out for function '" 
-                  << func->getName() 
-                  << "'. Switching to Linear Scan allocator." 
-                  << std::endl;
-        
-        // 注意：由于无法安全地停止gc_alloc线程，我们只能放弃它的结果。
-        // 在此项目中，我们假设超时后原mfunc状态未被严重破坏，
-        // 或者线性扫描会基于isel后的状态重新开始。
-        // 为了安全，我们应该用一个新的mfunc或者重置mfunc状态，
-        // 但在这里我们简化处理，直接在同一个mfunc上运行线性扫描。
-        
-        RISCv64LinearScan ls_alloc(mfunc.get());
-        ls_alloc.run();
-
-    } else {
-        // 图着色成功完成
-        if (DEBUG) std::cerr << "Graph Coloring allocation completed successfully.\n";
-        // future.get()会重新抛出在线程中发生的任何异常
-        future.get();
-    }
-    */
-
-    // [临时修改] 直接调用线性扫描分配器进行测试
-    std::cerr << "Info: Directly testing Register Allocation with Linear Scan...\n";
-    RISCv64LinearScan ls_alloc(mfunc.get());
-    ls_alloc.run();
-
-    // 阶段 3.1: 处理被调用者保存寄存器
-    CalleeSavedHandler callee_handler;
-    callee_handler.runOnMachineFunction(mfunc.get());
-
-    if (DEBUG) {
-        std::cerr << "====== stack info after callee handler ======\n";
-        mfunc->dumpStackFrameInfo(std::cerr);
-    }
-
-    // // 阶段 4: 窥孔优化 (Peephole Optimization)
-    // PeepholeOptimizer peephole;
-    // peephole.runOnMachineFunction(mfunc.get());
-
-    // 阶段 5: 局部指令调度 (Local Scheduling)
-    PostRA_Scheduler local_scheduler;
-    local_scheduler.runOnMachineFunction(mfunc.get());
-
-    // 阶段 3.2: 插入序言和尾声
-    PrologueEpilogueInsertionPass pei_pass;
-    pei_pass.runOnMachineFunction(mfunc.get());
-
-    DEBUG = 0;
-    DEEPDEBUG = 0;
-    // 阶段 3.3: 大立即数合法化
-    LegalizeImmediatesPass legalizer;
-    legalizer.runOnMachineFunction(mfunc.get());
-
-    // 阶段 6: 代码发射 (Code Emission)
-    std::stringstream ss;
-    RISCv64AsmPrinter printer(mfunc.get());
-    printer.run(ss);
-
-    return ss.str();
-    } else {
-        // === 完整的后端处理流水线 ===
+    // === 完整的后端处理流水线 ===
 
     // 阶段 1: 指令选择 (sysy::IR -> LLIR with virtual registers)
     RISCv64ISel isel;
@@ -367,12 +236,56 @@ std::string RISCv64CodeGen::function_gen(Function* func) {
     // scheduler.runOnMachineFunction(mfunc.get());
 
     // 阶段 3: 物理寄存器分配 (Register Allocation)
-    // RISCv64RegAlloc reg_alloc(mfunc.get());
-    // reg_alloc.run();
-    // [临时修改] 直接调用线性扫描分配器进行测试
-    std::cerr << "Info: Directly testing Register Allocation with Linear Scan...\n";
-    RISCv64LinearScan ls_alloc(mfunc.get());
-    ls_alloc.run();
+
+    // 首先尝试图着色分配器
+    if (DEBUG) std::cerr << "Attempting Register Allocation with Graph Coloring...\n";
+    RISCv64RegAlloc gc_alloc(mfunc.get());
+    
+    // 异步执行图着色分配
+    auto future = std::async(std::launch::async, [&gc_alloc]{
+        gc_alloc.run();
+    });
+
+    // 等待最多20秒
+    auto status = future.wait_for(std::chrono::seconds(20));
+
+    if (status == std::future_status::timeout) {
+        // 超时，切换到线性扫描分配器
+        std::cerr << "Warning: Graph coloring register allocation timed out for function '" 
+                  << func->getName() 
+                  << "'. Switching to Linear Scan allocator." 
+                  << std::endl;
+        
+        // 注意：由于无法安全地停止gc_alloc线程，我们只能放弃它的结果。
+        // 在此项目中，我们假设超时后原mfunc状态未被严重破坏，
+        // 或者线性扫描会基于isel后的状态重新开始。
+        // 为了安全，我们应该用一个新的mfunc或者重置mfunc状态，
+        // 但在这里我们简化处理，直接在同一个mfunc上运行线性扫描。
+        
+        RISCv64LinearScan ls_alloc(mfunc.get());
+        bool success = ls_alloc.run();
+        if (!success) {
+            // 如果线性扫描最终失败，则调用基本块分配器作为终极后备
+            std::cerr << "Info: Linear Scan failed. Switching to Basic Block Allocator as final fallback.\n";
+            
+            // 注意：我们需要在一个“干净”的MachineFunction上运行。
+            // 最安全的方式是重新运行指令选择。
+            RISCv64ISel isel_fallback;
+            mfunc = isel_fallback.runOnFunction(func);
+            EliminateFrameIndicesPass efi_pass_fallback;
+            efi_pass_fallback.runOnMachineFunction(mfunc.get());
+            if (DEBUG) {
+                std::cerr << "====== stack info after reg alloc ======\n";
+            }
+            RISCv64BasicBlockAlloc bb_alloc(mfunc.get());
+            bb_alloc.run();
+        }
+    } else {
+        // 图着色成功完成
+        if (DEBUG) std::cerr << "Graph Coloring allocation completed successfully.\n";
+        // future.get()会重新抛出在线程中发生的任何异常
+        future.get();
+    }
 
     if (DEBUG) {
         std::cerr << "====== stack info after reg alloc ======\n";
@@ -410,7 +323,6 @@ std::string RISCv64CodeGen::function_gen(Function* func) {
     printer.run(ss);
 
     return ss.str();
-    }
 }
 
 } // namespace sysy

src/backend/RISCv64/RISCv64LinearScan.cpp

@@ -643,31 +643,31 @@ void RISCv64LinearScan::applyAllocation() {
     }
 }
 
-void getInstrUseDef(const MachineInstr* instr, std::set<unsigned>& use, std::set<unsigned>& def) {
-    auto opcode = instr->getOpcode();
-    const auto& operands = instr->getOperands();
+// void getInstrUseDef(const MachineInstr* instr, std::set<unsigned>& use, std::set<unsigned>& def) {
+//     auto opcode = instr->getOpcode();
+//     const auto& operands = instr->getOperands();
     
-    auto get_vreg_id_if_virtual = [&](const MachineOperand* op, std::set<unsigned>& s) {
-        if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
-            auto reg_op = static_cast<const RegOperand*>(op);
-            if (reg_op->isVirtual()) s.insert(reg_op->getVRegNum());
-        } else if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
-            auto mem_op = static_cast<const MemOperand*>(op);
-            auto reg_op = mem_op->getBase();
-            if (reg_op->isVirtual()) s.insert(reg_op->getVRegNum());
-        }
-    };
+//     auto get_vreg_id_if_virtual = [&](const MachineOperand* op, std::set<unsigned>& s) {
+//         if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
+//             auto reg_op = static_cast<const RegOperand*>(op);
+//             if (reg_op->isVirtual()) s.insert(reg_op->getVRegNum());
+//         } else if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
+//             auto mem_op = static_cast<const MemOperand*>(op);
+//             auto reg_op = mem_op->getBase();
+//             if (reg_op->isVirtual()) s.insert(reg_op->getVRegNum());
+//         }
+//     };
 
-    if (op_info.count(opcode)) {
-        const auto& info = op_info.at(opcode);
-        for (int idx : info.first) if (idx < operands.size()) get_vreg_id_if_virtual(operands[idx].get(), def);
-        for (int idx : info.second) if (idx < operands.size()) get_vreg_id_if_virtual(operands[idx].get(), use);
-        for (const auto& op : operands) if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) get_vreg_id_if_virtual(op.get(), use);
-    } else if (opcode == RVOpcodes::CALL) {
-        if (!operands.empty() && operands[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) get_vreg_id_if_virtual(operands[0].get(), def);
-        for (size_t i = 1; i < operands.size(); ++i) if (operands[i]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) get_vreg_id_if_virtual(operands[i].get(), use);
-    }
-}
+//     if (op_info.count(opcode)) {
+//         const auto& info = op_info.at(opcode);
+//         for (int idx : info.first) if (idx < operands.size()) get_vreg_id_if_virtual(operands[idx].get(), def);
+//         for (int idx : info.second) if (idx < operands.size()) get_vreg_id_if_virtual(operands[idx].get(), use);
+//         for (const auto& op : operands) if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) get_vreg_id_if_virtual(op.get(), use);
+//     } else if (opcode == RVOpcodes::CALL) {
+//         if (!operands.empty() && operands[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) get_vreg_id_if_virtual(operands[0].get(), def);
+//         for (size_t i = 1; i < operands.size(); ++i) if (operands[i]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) get_vreg_id_if_virtual(operands[i].get(), use);
+//     }
+// }
 
 bool RISCv64LinearScan::isFPVReg(unsigned vreg) const {
     return vreg_type_map.count(vreg) && vreg_type_map.at(vreg)->isFloat();

src/backend/RISCv64/RISCv64RegAlloc.cpp

@@ -45,7 +45,7 @@ RISCv64RegAlloc::RISCv64RegAlloc(MachineFunction* mfunc)
 }
 
 // 主入口: 迭代运行分配算法直到无溢出
-void RISCv64RegAlloc::run() {
+bool RISCv64RegAlloc::run() {
     if (DEBUG) std::cerr << "===== LLIR Before Running Graph Coloring Register Allocation " << MFunc->getName() << " =====\n";
     std::stringstream ss_before_reg_alloc;
     if (DEBUG) {
@@ -108,6 +108,7 @@ void RISCv64RegAlloc::run() {
     MFunc->getFrameInfo().vreg_to_preg_map = this->color_map;
     collectUsedCalleeSavedRegs();
     if (DEBUG) std::cerr << "===== Finished Graph Coloring Register Allocation =====\n\n";
+    return true;
 }
 
 // 单次分配的核心流程

src/include/backend/RISCv64/RISCv64RegAlloc.h

@@ -20,7 +20,7 @@ public:
     RISCv64RegAlloc(MachineFunction* mfunc);
 
     // 模块主入口
-    void run();
+    bool run();
 
 private:
     // 类型定义，与Python版本对应