[backend]引入后端pass管理器

src/CMakeLists.txt

@@ -31,6 +31,7 @@ add_executable(sysyc
   RISCv64ISel.cpp
   RISCv64RegAlloc.cpp
   RISCv64AsmPrinter.cpp
+  RISCv64Passes.cpp
 )
 
 # 设置 include 路径，包含 ANTLR 运行时库和项目头文件

src/RISCv64Backend.cpp

@@ -2,6 +2,7 @@
 #include "RISCv64ISel.h"
 #include "RISCv64RegAlloc.h"
 #include "RISCv64AsmPrinter.h"
+#include "RISCv64Passes.h" // 包含优化Pass的头文件
 #include <sstream>
 
 namespace sysy {
@@ -11,7 +12,7 @@ std::string RISCv64CodeGen::code_gen() {
     return module_gen();
 }
 
-// 模块级代码生成 (移植自原文件，处理.data段和驱动函数生成)
+// 模块级代码生成
 std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
     std::stringstream ss;
     
@@ -52,17 +53,31 @@ std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
     return ss.str();
 }
 
-// function_gen 现在是新的、模块化的处理流水线
+// function_gen 现在是包含具体优化名称的、完整的处理流水线
 std::string RISCv64CodeGen::function_gen(Function* func) {
+    // === 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;
     std::unique_ptr<MachineFunction> mfunc = isel.runOnFunction(func);
 
-    // 阶段 2: 寄存器分配 (包含栈帧布局, 活跃性分析, 图着色, spill/rewrite)
+    // 阶段 2: 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)
     RISCv64RegAlloc reg_alloc(mfunc.get());
     reg_alloc.run();
 
-    // 阶段 3: 代码发射 (LLIR with physical regs -> Assembly Text)
+    // 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 6: 代码发射 (Code Emission)
     std::stringstream ss;
     RISCv64AsmPrinter printer(mfunc.get());
     printer.run(ss);

src/RISCv64Passes.cpp

@@ -1,8 +1,54 @@
-// RISCv64Passes.cpp
 #include "RISCv64Passes.h"
+#include <iostream>
 
 namespace sysy {
 
-// 此处为未来优化Pass的实现
+// --- 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;
+}
 
 } // namespace sysy

src/include/RISCv64Passes.h

@@ -1,4 +1,3 @@
-// RISCv64Passes.h
 #ifndef RISCV64_PASSES_H
 #define RISCV64_PASSES_H
 
@@ -6,12 +5,56 @@
 
 namespace sysy {
 
-// 此处为未来优化Pass的基类或独立类定义
-// 例如:
-// class PeepholeOptimizer {
-// public:
-//     void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc);
-// };
+/**
+ * @class Pass
+ * @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 Pass {
+public:
+    virtual ~Pass() = 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 Pass {
+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 Pass {
+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 Pass {
+public:
+    void runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) override;
+};
+
 
 } // namespace sysy
 

test_script/runit.sh

@@ -9,7 +9,7 @@ TESTDATA_DIR="${SCRIPT_DIR}/../testdata"
 BUILD_BIN_DIR="${SCRIPT_DIR}/../build/bin"
 LIB_DIR="${SCRIPT_DIR}/../lib"
 # TMP_DIR="${SCRIPT_DIR}/tmp"
-TMP_DIR="/home/ladev987/paraComp/debug/share_folder/tmp"
+TMP_DIR="${SCRIPT_DIR}/tmp"
 
 # 定义编译器和模拟器
 SYSYC="${BUILD_BIN_DIR}/sysyc"