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C++
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#pragma once
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#include "Pass.h"
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#include "IR.h"
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#include "AliasAnalysis.h"
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#include "CallGraphAnalysis.h"
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#include <unordered_set>
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#include <unordered_map>
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namespace sysy {
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// 副作用类型枚举
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enum class SideEffectType {
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NO_SIDE_EFFECT, // 无副作用
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MEMORY_WRITE, // 内存写入（store、memset）
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FUNCTION_CALL, // 函数调用（可能有任意副作用）
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IO_OPERATION, // I/O操作（printf、scanf等）
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UNKNOWN // 未知副作用
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};
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// 副作用信息结构
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struct SideEffectInfo {
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SideEffectType type = SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT;
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bool mayModifyGlobal = false; // 可能修改全局变量
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bool mayModifyMemory = false; // 可能修改内存
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bool mayCallFunction = false; // 可能调用函数
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bool isPure = true; // 是否为纯函数（无副作用且结果只依赖参数）
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// 合并两个副作用信息
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SideEffectInfo merge(const SideEffectInfo& other) const {
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SideEffectInfo result;
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result.type = (type == SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT) ? other.type : type;
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result.mayModifyGlobal = mayModifyGlobal || other.mayModifyGlobal;
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result.mayModifyMemory = mayModifyMemory || other.mayModifyMemory;
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result.mayCallFunction = mayCallFunction || other.mayCallFunction;
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result.isPure = isPure && other.isPure;
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return result;
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}
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};
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// 副作用分析结果类
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class SideEffectAnalysisResult : public AnalysisResultBase {
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private:
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// 指令级别的副作用信息
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std::unordered_map<Instruction*, SideEffectInfo> instructionSideEffects;
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// 函数级别的副作用信息
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std::unordered_map<Function*, SideEffectInfo> functionSideEffects;
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// 已知的SysY标准库函数副作用信息
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std::unordered_map<std::string, SideEffectInfo> knownFunctions;
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public:
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SideEffectAnalysisResult();
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virtual ~SideEffectAnalysisResult() noexcept override = default;
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// 获取指令的副作用信息
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const SideEffectInfo& getInstructionSideEffect(Instruction* inst) const;
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// 获取函数的副作用信息
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const SideEffectInfo& getFunctionSideEffect(Function* func) const;
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// 设置指令的副作用信息
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void setInstructionSideEffect(Instruction* inst, const SideEffectInfo& info);
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// 设置函数的副作用信息
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void setFunctionSideEffect(Function* func, const SideEffectInfo& info);
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// 检查指令是否有副作用
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bool hasSideEffect(Instruction* inst) const;
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// 检查指令是否可能修改内存
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bool mayModifyMemory(Instruction* inst) const;
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// 检查指令是否可能修改全局状态
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bool mayModifyGlobal(Instruction* inst) const;
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// 检查函数是否为纯函数
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bool isPureFunction(Function* func) const;
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// 获取已知函数的副作用信息
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const SideEffectInfo* getKnownFunctionSideEffect(const std::string& funcName) const;
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// 初始化已知函数的副作用信息
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void initializeKnownFunctions();
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private:
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};
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// 副作用分析遍类 - Module级别分析
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class SysYSideEffectAnalysisPass : public AnalysisPass {
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public:
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// 静态成员，作为该遍的唯一ID
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static void* ID;
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SysYSideEffectAnalysisPass() : AnalysisPass("SysYSideEffectAnalysis", Granularity::Module) {}
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// 在模块上运行分析
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bool runOnModule(Module* M, AnalysisManager& AM) override;
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// 获取分析结果
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std::unique_ptr<AnalysisResultBase> getResult() override;
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// Pass 基类中的纯虚函数，必须实现
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void* getPassID() const override { return &ID; }
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private:
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// 分析结果
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std::unique_ptr<SideEffectAnalysisResult> result;
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// 调用图分析结果
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CallGraphAnalysisResult* callGraphAnalysis = nullptr;
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// 分析单个函数的副作用（Module级别的内部方法）
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SideEffectInfo analyzeFunction(Function* func, AnalysisManager& AM);
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// 分析单个指令的副作用
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SideEffectInfo analyzeInstruction(Instruction* inst, Function* currentFunc, AnalysisManager& AM);
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// 分析函数调用指令的副作用（利用调用图）
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SideEffectInfo analyzeCallInstruction(CallInst* call, Function* currentFunc, AnalysisManager& AM);
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// 分析存储指令的副作用
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SideEffectInfo analyzeStoreInstruction(StoreInst* store, Function* currentFunc, AnalysisManager& AM);
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||
// 分析内存设置指令的副作用
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SideEffectInfo analyzeMemsetInstruction(MemsetInst* memset, Function* currentFunc, AnalysisManager& AM);
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||
// 使用不动点算法分析递归函数群
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void analyzeStronglyConnectedComponent(const std::vector<Function*>& scc, AnalysisManager& AM);
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||
// 检查函数间副作用传播的收敛性
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bool hasConverged(const std::unordered_map<Function*, SideEffectInfo>& oldEffects,
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const std::unordered_map<Function*, SideEffectInfo>& newEffects) const;
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};
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} // namespace sysy
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