[midend-Loop-LICM][fix]检查load能否外提时其内存地址在循环中是否会被修改，需要判断函数调用对load内存地址的影响。

Pass_ID_List.md

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 Mem2Reg 遍的主要目标是将那些不必要的、只用于局部标量变量的内存分配 (alloca 指令) 消除，并将这些变量的值转换为 SSA 形式。这有助于减少内存访问，提高代码效率，并为后续的优化创造更好的条件。
 
+通过Mem2Reg理解删除指令时对use关系的维护：
+
+在 `Mem2Reg` 优化遍中，当 `load` 和 `store` 指令被删除时，其 `use` 关系（即它们作为操作数与其他 `Value` 对象之间的连接）的正确消除是一个关键问题，尤其涉及到 `AllocaInst`。
+
+结合您提供的 `Mem2RegContext::renameVariables` 代码和我们之前讨论的 `usedelete` 逻辑，下面是 `use` 关系如何被正确消除的详细过程：
+
+### 问题回顾：`Use` 关系的双向性
+
+在您的 IR 设计中，`Use` 对象扮演着连接 `User`（使用者，如 `LoadInst`）和 `Value`（被使用者，如 `AllocaInst`）的双向角色：
+
+* 一个 `User` 持有对其操作数 `Value` 的 `Use` 对象（通过 `User::operands` 列表）。
+* 一个 `Value` 持有所有使用它的 `User` 的 `Use` 对象（通过 `Value::uses` 列表）。
+
+原始问题是：当一个 `LoadInst` 或 `StoreInst` 被删除时，如果不对其作为操作数与 `AllocaInst` 之间的 `Use` 关系进行明确清理，`AllocaInst` 的 `uses` 列表中就会留下指向已删除 `LoadInst` / `StoreInst` 的 `Use` 对象，导致内部的 `User*` 指针悬空，在后续访问时引发 `segmentation fault`。
+
+### `Mem2Reg` 中 `load`/`store` 指令的删除行为
+
+在 `Mem2RegContext::renameVariables` 函数中，`load` 和 `store` 指令被处理时，其行为如下：
+
+1.  **处理 `LoadInst`：**
+    当找到一个指向可提升 `AllocaInst` 的 `LoadInst` 时，其用途会被 `replaceAllUsesWith(allocaToValueStackMap[alloca].top())` 替换。这意味着任何原本使用 `LoadInst` 本身计算结果的指令，现在都直接使用 SSA 值栈顶部的 `Value`。
+    **重点：** 这一步处理的是 `LoadInst` 作为**被使用的值 (Value)** 时，其 `uses` 列表的清理。即，将 `LoadInst` 的所有使用者重定向到新的 SSA 值，并把这些 `Use` 对象从 `LoadInst` 的 `uses` 列表中移除。
+
+2.  **处理 `StoreInst`：**
+    当找到一个指向可提升 `AllocaInst` 的 `StoreInst` 时，`StoreInst` 存储的值会被压入值栈。`StoreInst` 本身并不产生可被其他指令直接使用的值（其类型是 `void`），所以它没有 `uses` 列表需要替换。
+    **重点：** `StoreInst` 的主要作用是更新内存状态，在 SSA 形式下，它被移除后需要清理它作为**使用者 (User)** 时的操作数关系。
+
+在这两种情况下，一旦 `load` 或 `store` 指令的 SSA 转换完成，它们都会通过 `instIter = SysYIROptUtils::usedelete(instIter)` 被显式删除。
+
+### `SysYIROptUtils::usedelete` 如何正确消除 `Use` 关系
+
+关键在于对 `SysYIROptUtils::usedelete` 函数的修改，使其在删除指令时，同时处理该指令作为 `User` 和 `Value` 的两种 `Use` 关系：
+
+1.  **清理指令作为 `Value` 时的 `uses` 列表 (由 `replaceAllUsesWith` 完成)：**
+    在 `usedelete` 函数中，`inst->replaceAllUsesWith(UndefinedValue::get(inst->getType()))` 的调用至关重要。这确保了：
+    * 如果被删除的 `Instruction`（例如 `LoadInst`）产生了结果值并被其他指令使用，所有这些使用者都会被重定向到 `UndefinedValue`（或者 `Mem2Reg` 中具体的 SSA 值）。
+    * 这个过程会遍历 `LoadInst` 的 `uses` 列表，并将这些 `Use` 对象从 `LoadInst` 的 `uses` 列表中移除。这意味着 `LoadInst` 自己不再被任何其他指令使用。
+
+2.  **清理指令作为 `User` 时其操作数的 `uses` 列表 (由 `RemoveUserOperandUses` 完成)：**
+    这是您提出的、并已集成到 `usedelete` 中的关键改进点。对于一个被删除的 `Instruction`（它同时也是 `User`），我们需要清理它**自己使用的操作数**所维护的 `use` 关系。
+    * 例如，`LoadInst %op1` 使用了 `%op1`（一个 `AllocaInst`）。当 `LoadInst` 被删除时，`AllocaInst` 的 `uses` 列表中有一个 `Use` 对象指向这个 `LoadInst`。
+    * `RemoveUserOperandUses` 函数会遍历被删除 `User`（即 `LoadInst` 或 `StoreInst`）的 `operands` 列表。
+    * 对于 `operands` 列表中的每个 `std::shared_ptr<Use> use_ptr`，它会获取 `Use` 对象内部指向的 `Value`（例如 `AllocaInst*`），然后调用 `value->removeUse(use_ptr)`。
+    * 这个 `removeUse` 调用会负责将 `use_ptr` 从 `AllocaInst` 的 `uses` 列表中删除。
+
+### 总结
+
+通过在 `SysYIROptUtils::usedelete` 中同时执行这两个步骤：
+
+* `replaceAllUsesWith`：处理被删除指令**作为结果被使用**时的 `use` 关系。
+* `RemoveUserOperandUses`：处理被删除指令**作为使用者（User）时，其操作数**的 `use` 关系。
+
+这就确保了当 `Mem2Reg` 遍历并删除 `load` 和 `store` 指令时，无论是它们作为 `Value` 的使用者，还是它们作为 `User` 的操作数，所有相关的 `Use` 对象都能被正确地从 `Value` 的 `uses` 列表中移除，从而避免了悬空指针和后续的 `segmentation fault`。
+
+最后，当所有指向某个 `AllocaInst` 的 `load` 和 `store` 指令都被移除后，`AllocaInst` 的 `uses` 列表将变得干净（只包含 Phi 指令，如果它们在 SSA 转换中需要保留 Alloca 作为操作数），这时在 `Mem2RegContext::cleanup()` 阶段，`SysYIROptUtils::usedelete(alloca)` 就可以安全地删除 `AllocaInst` 本身了。
+
 ## Reg2Mem
 
 我们的Reg2Mem 遍的主要目标是作为 Mem2Reg 的一种逆操作，但更具体是解决后端无法识别 PhiInst 指令的问题。主要的速录是将函数参数和 PhiInst 指令的结果从 SSA 形式转换回内存形式，通过插入 alloca、load 和 store 指令来实现。其他非 Phi 的指令结果将保持 SSA 形式。
 
+## SCCP
+
+SCCP（稀疏条件常量传播）是一种编译器优化技术，它结合了常量传播和死代码消除。其核心思想是在程序执行过程中，尝试识别并替换那些在编译时就能确定其值的变量（常量），同时移除那些永远不会被执行到的代码块（不可达代码）。
+
+以下是 SCCP 的实现思路：
+
+1. 核心数据结构与工作列表：
+
+Lattice 值（Lattice Value）: SCCP 使用三值格（Three-Valued Lattice）来表示变量的状态：
+
+Top (T): 初始状态，表示变量的值未知，但可能是一个常量。
+
+Constant (C): 表示变量的值已经确定为一个具体的常量。
+
+Bottom (⊥): 表示变量的值不确定或不是一个常量（例如，它可能在运行时有多个不同的值，或者从内存中加载）。一旦变量状态变为 Bottom，它就不能再变回 Constant 或 Top。
+
+SSAPValue: 封装了 Lattice 值和常量具体值（如果状态是 Constant）。
+
+*valState (map<Value, SSAPValue>):** 存储程序中每个 Value（变量、指令结果等）的当前 SCCP Lattice 状态。
+
+*ExecutableBlocks (set<BasicBlock>):** 存储在分析过程中被确定为可执行的基本块。
+
+工作列表 (Worklists):
+
+cfgWorkList (queue<pair<BasicBlock, BasicBlock>>):** 存储待处理的控制流图（CFG）边。当一个块被标记为可执行时，它的后继边会被添加到这个列表。
+
+*ssaWorkList (queue<Instruction>):** 存储待处理的 SSA (Static Single Assignment) 指令。当一个指令的任何操作数的状态发生变化时，该指令就会被添加到这个列表，需要重新评估。
+
+2. 初始化：
+
+所有 Value 的状态都被初始化为 Top。
+
+所有基本块都被初始化为不可执行。
+
+函数的入口基本块被标记为可执行，并且该块中的所有指令被添加到 ssaWorkList。
+
+3. 迭代过程 (Fixed-Point Iteration)：
+
+SCCP 的核心是一个迭代过程，它交替处理 CFG 工作列表和 SSA 工作列表，直到达到一个不动点（即没有更多的状态变化）。
+
+处理 cfgWorkList:
+
+从 cfgWorkList 中取出一个边 (prev, next)。
+
+如果 next 块之前是不可执行的，现在通过 prev 块可达，则将其标记为可执行 (markBlockExecutable)。
+
+一旦 next 块变为可执行，其内部的所有指令（特别是 Phi 指令）都需要被重新评估，因此将它们添加到 ssaWorkList。
+
+处理 ssaWorkList:
+
+从 ssaWorkList 中取出一个指令 inst。
+
+重要： 只有当 inst 所在的块是可执行的，才处理该指令。不可执行块中的指令不参与常量传播。
+
+计算新的 Lattice 值 (computeLatticeValue): 根据指令类型和其操作数的当前 Lattice 状态，计算 inst 的新的 Lattice 状态。
+
+常量折叠: 如果所有操作数都是常量，则可以直接执行运算并得到一个新的常量结果。
+
+Bottom 传播: 如果任何操作数是 Bottom，或者运算规则导致不确定（例如除以零），则结果为 Bottom。
+
+Phi 指令的特殊处理: Phi 指令的值取决于其所有可执行的前驱块传入的值。
+
+如果所有可执行前驱都提供了相同的常量 C，则 Phi 结果为 C。
+
+如果有任何可执行前驱提供了 Bottom，或者不同的可执行前驱提供了不同的常量，则 Phi 结果为 Bottom。
+
+如果所有可执行前驱都提供了 Top，则 Phi 结果仍为 Top。
+
+更新状态: 如果 inst 的新计算出的 Lattice 值与它当前存储的值不同，则更新 valState[inst]。
+
+传播变化: 如果 inst 的状态发生变化，那么所有使用 inst 作为操作数的指令都可能受到影响，需要重新评估。因此，将 inst 的所有使用者添加到 ssaWorkList。
+
+处理终结符指令 (BranchInst, ReturnInst):
+
+对于条件分支 BranchInst，如果其条件操作数变为常量：
+
+如果条件为真，则只有真分支的目标块是可达的，将该边添加到 cfgWorkList。
+
+如果条件为假，则只有假分支的目标块是可达的，将该边添加到 cfgWorkList。
+
+如果条件不是常量（Top 或 Bottom），则两个分支都可能被执行，将两边的边都添加到 cfgWorkList。
+
+这会影响 CFG 的可达性分析，可能导致新的块被标记为可执行。
+
+4. 应用优化 (Transformation)：
+
+当两个工作列表都为空，达到不动点后，程序代码开始进行实际的修改：
+
+常量替换:
+
+遍历所有指令。如果指令的 valState 为 Constant，则用相应的 ConstantValue 替换该指令的所有用途 (replaceAllUsesWith)。
+
+将该指令标记为待删除。
+
+对于指令的操作数，如果其 valState 为 Constant，则直接将操作数替换为对应的 ConstantValue（常量折叠）。
+
+删除死指令: 遍历所有标记为待删除的指令，并从其父基本块中删除它们。
+
+删除不可达基本块: 遍历函数中的所有基本块。如果一个基本块没有被标记为可执行 (ExecutableBlocks 中不存在)，则将其从函数中删除。但入口块不能删除。
+
+简化分支指令:
+
+遍历所有可执行的基本块的终结符指令。
+
+对于条件分支 BranchInst，如果其条件操作数在 valState 中是 Constant：
+
+如果条件为真，则将该条件分支替换为一个无条件跳转到真分支目标块的指令。
+
+如果条件为假，则将该条件分支替换为一个无条件跳转到假分支目标块的指令。
+
+更新 CFG，移除不可达的分支边和其前驱信息。
+
+computeLatticeValue 的具体逻辑：
+
+这个函数是 SCCP 的核心逻辑，它定义了如何根据指令类型和操作数的当前 Lattice 状态来计算指令结果的 Lattice 状态。
+
+二元运算 (Add, Sub, Mul, Div, Rem, ICmp, And, Or):
+
+如果任何一个操作数是 Bottom，结果就是 Bottom。
+
+如果任何一个操作数是 Top，结果就是 Top。
+
+如果两个操作数都是 Constant，执行实际的常量运算，结果是一个新的 Constant。
+
+一元运算 (Neg, Not):
+
+如果操作数是 Bottom，结果就是 Bottom。
+
+如果操作数是 Top，结果就是 Top。
+
+如果操作数是 Constant，执行实际的常量运算，结果是一个新的 Constant。
+
+Load 指令: 通常情况下，Load 的结果会被标记为 Bottom，因为内存内容通常在编译时无法确定。但如果加载的是已知的全局常量，可能可以确定。在提供的代码中，它通常返回 Bottom。
+
+Store 指令: Store 不产生值，所以其 SSAPValue 保持 Top 或不关心。
+
+Call 指令: 大多数 Call 指令（尤其是对外部或有副作用的函数）的结果都是 Bottom。对于纯函数，如果所有参数都是常量，理论上可以折叠，但这需要额外的分析。
+
+GetElementPtr (GEP) 指令: GEP 计算内存地址。如果所有索引都是常量，地址本身是常量。但 SCCP 关注的是数据值，因此这里通常返回 Bottom，除非有特定的指针常量跟踪。
+
+Phi 指令: 如上所述，基于所有可执行前驱的传入值进行聚合。
+
+Alloc 指令: Alloc 分配内存，返回一个指针。其内容通常是 Bottom。
+
+Branch 和 Return 指令: 这些是终结符指令，不产生一个可用于其他指令的值，通常 SSAPValue 保持 Top 或不关心。
+
+类型转换 (ZExt, SExt, Trunc, FtoI, ItoF): 如果操作数是 Constant，则执行相应的类型转换，结果仍为 Constant。对于浮点数转换，由于 SSAPValue 的 constantVal 为 int 类型，所以对浮点数的操作会保守地返回 Bottom。
+
+未处理的指令: 默认情况下，任何未明确处理的指令都被保守地假定为产生 Bottom 值。
+
+浮点数处理的注意事项：
+
+在提供的代码中，SSAPValue 的 constantVal 是 int 类型。这使得浮点数常量传播变得复杂。对于浮点数相关的指令（kFAdd, kFMul, kFCmp, kFNeg, kFNot, kItoF, kFtoI 等），如果不能将浮点值准确地存储在 int 中，或者不能可靠地执行浮点运算，那么通常会保守地将结果设置为 Bottom。一个更完善的 SCCP 实现会使用 std::variant<int, float> 或独立的浮点常量存储来处理浮点数。
+
+## LoopSR循环归纳变量强度削弱 关于魔数计算的说明
+
+魔数除法的核心思想是：将除法转换为乘法和移位
+
+数学原理：x / d ≈ (x * m) >> (32 + s)
+
+m 是魔数 (magic number)
+s 是额外的移位量 (shift)
+>> 是算术右移
+
+2^(32+s) / d ≤ m < 2^(32+s) / d + 2^s / d
+
+cd /home/downright/Compiler_Opt/mysysy && python3 -c "
+# 真正的迭代原因：精度要求
+def explain_precision_requirement():
+    d = 10
+    
+    print('魔数算法需要找到精确的边界值：')
+    print('目标：2^p > d * (2^31 - r)，其中r是余数')
+    print()
+    
+    # 模拟我们算法的迭代过程
+    p = 31
+    two_p = 2**p
+    r = two_p % d  # 余数
+    m = two_p // d  # 商
+    
+    print(f'初始状态 (p={p}):')
+    print(f'  2^{p} = {two_p:,}')
+    print(f'  2^{p} / {d} = {m:,} 余 {r}')
+    print(f'  需要检查: 2^{p} > {d} * (2^31 - {r}) = {d * (2**31 - r):,}')
+    print(f'  条件满足: {two_p > d * (2**31 - r)}')
+    print()
+    
+    # 继续迭代直到条件满足
+    iteration = 0
+    while r != 0 and m < 2**31:
+        iteration += 1
+        p += 1
+        two_p *= 2
+        m *= 2
+        r *= 2
+        if r >= d:
+            m += 1
+            r -= d
+            
+        print(f'迭代 {iteration} (p={p}):')
+        print(f'  m = {m:,}, r = {r}')
+        print(f'  m < 2^31? {m < 2**31} (2^31 = {2**31:,})')
+        
+        if m >= 2**31:
+            print(f'  ✗ 魔数 {m:,} 超出32位范围!')
+            break
+        elif r == 0:
+            print(f'  ✓ 余数为0，找到精确解')
+            break
+        
+        if iteration > 10:  # 防止无限循环
+            print('  ... (限制迭代次数)')
+            break
+
+explain_precision_requirement()
+"
+
+问题在于精度要求。理论魔数需要非常精确，不能简单地用 2^32 / d。让我展示真正的迭代原因：
+
+cd /home/downright/Compiler_Opt/mysysy && python3 -c "
+# 真正的迭代原因：精度要求
+def explain_precision_requirement():
+    d = 10
+    
+    print('魔数算法需要找到精确的边界值：')
+    print('目标：2^p > d * (2^31 - r)，其中r是余数')
+    print()
+    
+    # 模拟我们算法的迭代过程
+    p = 31
+    two_p = 2**p
+    r = two_p % d  # 余数
+    m = two_p // d  # 商
+    
+    print(f'初始状态 (p={p}):')
+    print(f'  2^{p} = {two_p:,}')
+    print(f'  2^{p} / {d} = {m:,} 余 {r}')
+    print(f'  需要检查: 2^{p} > {d} * (2^31 - {r}) = {d * (2**31 - r):,}')
+    print(f'  条件满足: {two_p > d * (2**31 - r)}')
+    print()
+    
+    # 继续迭代直到条件满足
+    iteration = 0
+    while r != 0 and m < 2**31:
+        iteration += 1
+        p += 1
+        two_p *= 2
+        m *= 2
+        r *= 2
+        if r >= d:
+            m += 1
+            r -= d
+            
+        print(f'迭代 {iteration} (p={p}):')
+        print(f'  m = {m:,}, r = {r}')
+        print(f'  m < 2^31? {m < 2**31} (2^31 = {2**31:,})')
+        
+        if m >= 2**31:
+            print(f'  ✗ 魔数 {m:,} 超出32位范围!')
+            break
+        elif r == 0:
+            print(f'  ✓ 余数为0，找到精确解')
+            break
+        
+        if iteration > 10:  # 防止无限循环
+            print('  ... (限制迭代次数)')
+            break
+
+explain_precision_requirement()
+"
+
+
+cd /home/downright/Compiler_Opt/mysysy && python3 -c "
+# 检查初始状态是否会溢出
+def check_initial_overflow():
+    int32_max = 2**31 - 1
+    
+    print('检查不同除数的初始魔数是否会溢出:')
+    print(f'32位有符号整数最大值: {int32_max:,}')
+    print()
+    
+    # 检查各种除数
+    divisors = [2, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 17, 25, 100, 1000]
+    
+    for d in divisors:
+        # 初始魔数 = 2^31 / d
+        initial_magic = (2**31) // d
+        
+        overflow = initial_magic > int32_max
+        status = \"溢出\" if overflow else \"安全\"
+        
+        print(f'd={d:4d}: 初始魔数 = 2^31/{d} = {initial_magic:10,} [{status}]')
+        
+    print()
+    print('结论: 初始状态下魔数不会溢出，溢出发生在迭代过程中')
+
+check_initial_overflow()
+"
+
+总结
+迭代的必要性：
+
+不是为了避免初始溢出（初始状态安全）
+是为了找到最精确的魔数，减少舍入误差
+每次迭代提高一倍精度，但魔数也翻倍
+溢出发生时机：
+
+初始状态：2^31 / d 总是在32位范围内
+迭代过程：2^32 / d, 2^33 / d, ... 逐渐超出32位范围
+回退值的正确性：
+
+回退值是基于数学理论和实践验证的标准值
+来自LLVM、GCC等成熟编译器的实现
+通过测试验证，对各种输入都能产生正确结果
+算法设计哲学：
+
+先尝试最优解：通过迭代寻找最精确的魔数
+检测边界条件：当超出32位范围时及时发现
+智能回退：使用已验证的标准值保证正确性
+保持通用性：对于没有预设值的除数仍然可以工作
+
+## 死归纳变量消除
+
+整体架构和工作流程
+当前的归纳变量消除优化分为三个清晰的阶段：
+
+识别阶段：找出所有潜在的死归纳变量
+安全性分析阶段：验证每个变量消除的安全性
+消除执行阶段：实际删除安全的死归纳变量
+
+
+逃逸点检测 (已修复的关键安全机制)
+数组索引检测：GEP指令被正确识别为逃逸点
+循环退出条件：用于比较和条件分支的归纳变量不会被消除
+控制流指令：condBr、br、return等被特殊处理为逃逸点
+内存操作：store/load指令经过别名分析检查
 
 # 后续优化可能涉及的改动
 
-## 1）将所有的alloca集中到entryblock中
+## 1）将所有的alloca集中到entryblock中（已实现）
 
 好处：优化友好性，方便mem2reg提升
 目前没有实现这个机制，如果想要实现首先解决同一函数不同域的同名变量命名区分
-需要保证符号表能正确维护域中的局部变量
+需要保证符号表能正确维护域中的局部变量
+
+
+# 关于中端优化提升编译器性能的TODO
+
+## usedelete_withinstdelte方法
+
+这个方法删除了use关系并移除了指令，逻辑是根据Instruction* inst去find对应的迭代器并erase
+有些情况下外部持有迭代器和inst,可以省略find过程

script/runit-riscv64.sh

@@ -60,11 +60,7 @@ display_file_content() {
 # 清理临时文件的函数
 clean_tmp() {
     echo "正在清理临时目录: ${TMP_DIR}"
-    rm -rf "${TMP_DIR}"/*.s \
-           "${TMP_DIR}"/*_sysyc_riscv64 \
-           "${TMP_DIR}"/*_sysyc_riscv64.actual_out \
-           "${TMP_DIR}"/*_sysyc_riscv64.expected_stdout \
-           "${TMP_DIR}"/*_sysyc_riscv64.o
+    rm -rf "${TMP_DIR}"/*
     echo "清理完成。"
 }
 

script/runit-single.sh

@@ -2,64 +2,67 @@
 
 # runit-single.sh - 用于编译和测试单个或少量 SysY 程序的脚本
 # 模仿 runit.sh 的功能，但以具体文件路径作为输入。
+# 此脚本应该位于 mysysy/script/
+
+export ASAN_OPTIONS=detect_leaks=0
 
 # --- 配置区 ---
-# 请根据你的环境修改这些路径
-# 假设此脚本位于你的项目根目录或一个脚本目录中
 SCRIPT_DIR="$(cd "$(dirname "${BASH_SOURCE[0]}")" &>/dev/null && pwd)"
-# 默认寻找项目根目录下的 build 和 lib
 BUILD_BIN_DIR="${SCRIPT_DIR}/../build/bin"
 LIB_DIR="${SCRIPT_DIR}/../lib"
-# 临时文件会存储在脚本所在目录的 tmp 子目录中
 TMP_DIR="${SCRIPT_DIR}/tmp"
 
 # 定义编译器和模拟器
 SYSYC="${BUILD_BIN_DIR}/sysyc"
+LLC_CMD="llc-19" # 新增
 GCC_RISCV64="riscv64-linux-gnu-gcc"
 QEMU_RISCV64="qemu-riscv64"
 
 # --- 初始化变量 ---
 EXECUTE_MODE=false
+IR_EXECUTE_MODE=false # 新增
 CLEAN_MODE=false
-SYSYC_TIMEOUT=10      # sysyc 编译超时 (秒)
-GCC_TIMEOUT=10        # gcc 编译超时 (秒)
-EXEC_TIMEOUT=5        # qemu 自动化执行超时 (秒)
-MAX_OUTPUT_LINES=50   # 对比失败时显示的最大行数
-SY_FILES=()           # 存储用户提供的 .sy 文件列表
+OPTIMIZE_FLAG=""
+SYSYC_TIMEOUT=30
+LLC_TIMEOUT=10 # 新增
+GCC_TIMEOUT=10
+EXEC_TIMEOUT=30
+MAX_OUTPUT_LINES=20
+SY_FILES=()
 PASSED_CASES=0
 FAILED_CASES_LIST=""
+INTERRUPTED=false # 新增
 
+# =================================================================
 # --- 函数定义 ---
+# =================================================================
 show_help() {
     echo "用法: $0 [文件1.sy] [文件2.sy] ... [选项]"
-    echo "编译并测试指定的 .sy 文件。"
-    echo ""
-    echo "如果找到对应的 .in/.out 文件，则进行自动化测试。否则，进入交互模式。"
+    echo "编译并测试指定的 .sy 文件。必须提供 -e 或 -eir 之一。"
     echo ""
     echo "选项:"
-    echo "  -e, --executable         编译为可执行文件并运行测试 (必须)。"
+    echo "  -e                       通过汇编运行测试 (sysyc -> gcc -> qemu)。"
+    echo "  -eir                     通过IR运行测试 (sysyc -> llc -> gcc -> qemu)。"
     echo "  -c, --clean              清理 tmp 临时目录下的所有文件。"
-    echo "  -sct N                   设置 sysyc 编译超时为 N 秒 (默认: 10)。"
+    echo "  -O1                      启用 sysyc 的 -O1 优化。"
+    echo "  -sct N                   设置 sysyc 编译超时为 N 秒 (默认: 30)。"
+    echo "  -lct N                   设置 llc-19 编译超时为 N 秒 (默认: 10)。"
     echo "  -gct N                   设置 gcc 交叉编译超时为 N 秒 (默认: 10)。"
-    echo "  -et N                    设置 qemu 自动化执行超时为 N 秒 (默认: 5)。"
-    echo "  -ml N, --max-lines N     当输出对比失败时，最多显示 N 行内容 (默认: 50)。"
+    echo "  -et N                    设置 qemu 自动化执行超时为 N 秒 (默认: 30)。"
+    echo "  -ml N, --max-lines N     当输出对比失败时，最多显示 N 行内容 (默认: 20)。"
     echo "  -h, --help               显示此帮助信息并退出。"
+    echo ""
+    echo "可在任何时候按 Ctrl+C 来中断测试并显示当前已完成的测例总结。"
 }
 
-# --- 新增功能: 显示文件内容并根据行数截断 ---
 display_file_content() {
     local file_path="$1"
     local title="$2"
     local max_lines="$3"
-
-    if [ ! -f "$file_path" ]; then
-        return
-    fi
-
+    if [ ! -f "$file_path" ]; then return; fi
     echo -e "$title"
     local line_count
     line_count=$(wc -l < "$file_path")
-    
     if [ "$line_count" -gt "$max_lines" ]; then
         head -n "$max_lines" "$file_path"
         echo -e "\e[33m[... 输出已截断，共 ${line_count} 行 ...]\e[0m"
@@ -68,51 +71,79 @@ display_file_content() {
     fi
 }
 
-# --- 本次修改点: 整个参数解析逻辑被重写 ---
-# 使用标准的 while 循环来健壮地处理任意顺序的参数
+# --- 新增：总结报告函数 ---
+print_summary() {
+    local total_cases=${#SY_FILES[@]}
+    echo ""
+    echo "======================================================================"
+    if [ "$INTERRUPTED" = true ]; then
+        echo -e "\e[33m测试被中断。正在汇总已完成的结果...\e[0m"
+    else
+        echo "所有测试完成"
+    fi
+
+    local failed_count
+    if [ -n "$FAILED_CASES_LIST" ]; then
+        failed_count=$(echo -e -n "${FAILED_CASES_LIST}" | wc -l)
+    else
+        failed_count=0
+    fi
+    local executed_count=$((PASSED_CASES + failed_count))
+
+    echo "测试结果: [通过: ${PASSED_CASES}, 失败: ${failed_count}, 已执行: ${executed_count}/${total_cases}]"
+
+    if [ -n "$FAILED_CASES_LIST" ]; then
+        echo ""
+        echo -e "\e[31m未通过的测例:\e[0m"
+        printf "%b" "${FAILED_CASES_LIST}"
+    fi
+    echo "======================================================================"
+
+    if [ "$failed_count" -gt 0 ]; then
+        exit 1
+    else
+        exit 0
+    fi
+}
+
+# --- 新增：SIGINT 信号处理函数 ---
+handle_sigint() {
+    INTERRUPTED=true
+    print_summary
+}
+
+# =================================================================
+# --- 主逻辑开始 ---
+# =================================================================
+
+# --- 新增：设置 trap 来捕获 SIGINT ---
+trap handle_sigint SIGINT
+
+# --- 参数解析 ---
 while [[ "$#" -gt 0 ]]; do
     case "$1" in
-        -e|--executable)
-            EXECUTE_MODE=true
-            shift # 消耗选项
-            ;;
-        -c|--clean)
-            CLEAN_MODE=true
-            shift # 消耗选项
-            ;;
-        -sct)
-            if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then SYSYC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -sct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
-            ;;
-        -gct)
-            if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then GCC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -gct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
-            ;;
-        -et)
-            if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then EXEC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -et 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
-            ;;
-        -ml|--max-lines)
-            if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then MAX_OUTPUT_LINES="$2"; shift 2; else echo "错误: --max-lines 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
-            ;;
-        -h|--help)
-            show_help
-            exit 0
-            ;;
-        -*) # 未知选项
-            echo "未知选项: $1"
-            show_help
-            exit 1
-            ;;
-        *) # 其他参数被视为文件路径
+        -e|--executable) EXECUTE_MODE=true; shift ;;
+        -eir) IR_EXECUTE_MODE=true; shift ;; # 新增
+        -c|--clean) CLEAN_MODE=true; shift ;;
+        -O1) OPTIMIZE_FLAG="-O1"; shift ;;
+        -lct) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then LLC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -lct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;; # 新增
+        -sct) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then SYSYC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -sct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -gct) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then GCC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -gct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -et) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then EXEC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -et 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -ml|--max-lines) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then MAX_OUTPUT_LINES="$2"; shift 2; else echo "错误: --max-lines 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -h|--help) show_help; exit 0 ;;
+        -*) echo "未知选项: $1"; show_help; exit 1 ;;
+        *)
             if [[ -f "$1" && "$1" == *.sy ]]; then
                 SY_FILES+=("$1")
             else
                 echo "警告: 无效文件或不是 .sy 文件，已忽略: $1"
             fi
-            shift # 消耗文件参数
+            shift
             ;;
     esac
 done
 
-
 if ${CLEAN_MODE}; then
   echo "检测到 -c/--clean 选项，正在清空 ${TMP_DIR}..."
   if [ -d "${TMP_DIR}" ]; then
@@ -121,19 +152,22 @@ if ${CLEAN_MODE}; then
   else
     echo "临时目录 ${TMP_DIR} 不存在，无需清理。"
   fi
-  
-  if [ ${#SY_FILES[@]} -eq 0 ] && ! ${EXECUTE_MODE}; then
+  if [ ${#SY_FILES[@]} -eq 0 ] && ! ${EXECUTE_MODE} && ! ${IR_EXECUTE_MODE}; then
     exit 0
   fi
 fi
 
-# --- 主逻辑开始 ---
-if ! ${EXECUTE_MODE}; then
-    echo "错误: 请提供 -e 或 --executable 选项来运行测试。"
+if ! ${EXECUTE_MODE} && ! ${IR_EXECUTE_MODE}; then
+    echo "错误: 请提供 -e 或 -eir 选项来运行测试。"
     show_help
     exit 1
 fi
 
+if ${EXECUTE_MODE} && ${IR_EXECUTE_MODE}; then
+    echo -e "\e[31m错误: -e 和 -eir 选项不能同时使用。\e[0m" >&2
+    exit 1
+fi
+
 if [ ${#SY_FILES[@]} -eq 0 ]; then
     echo "错误: 未提供任何 .sy 文件作为输入。"
     show_help
@@ -144,18 +178,18 @@ mkdir -p "${TMP_DIR}"
 TOTAL_CASES=${#SY_FILES[@]}
 
 echo "SysY 单例测试运行器启动..."
-echo "超时设置: sysyc=${SYSYC_TIMEOUT}s, gcc=${GCC_TIMEOUT}s, qemu=${EXEC_TIMEOUT}s"
-echo "失败输出最大行数: ${MAX_OUTPUT_LINES}"
+if [ -n "$OPTIMIZE_FLAG" ]; then echo "优化等级: ${OPTIMIZE_FLAG}"; fi
+echo "超时设置: sysyc=${SYSYC_TIMEOUT}s, llc=${LLC_TIMEOUT}s, gcc=${GCC_TIMEOUT}s, qemu=${EXEC_TIMEOUT}s"
 echo ""
 
 for sy_file in "${SY_FILES[@]}"; do
     is_passed=1
+    compilation_ok=1
     base_name=$(basename "${sy_file}" .sy)
     source_dir=$(dirname "${sy_file}")
 
-    ir_file="${TMP_DIR}/${base_name}_sysyc_riscv64.ll"
+    ir_file="${TMP_DIR}/${base_name}.ll"
     assembly_file="${TMP_DIR}/${base_name}.s"
-    assembly_debug_file="${TMP_DIR}/${base_name}_d.s"
     executable_file="${TMP_DIR}/${base_name}"
     input_file="${source_dir}/${base_name}.in"
     output_reference_file="${source_dir}/${base_name}.out"
@@ -164,37 +198,39 @@ for sy_file in "${SY_FILES[@]}"; do
     echo "======================================================================"
     echo "正在处理: ${sy_file}"
 
-    # 步骤 1: sysyc 编译
-    echo "  使用 sysyc 编译 (超时 ${SYSYC_TIMEOUT}s)..."
-    timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -s ir "${sy_file}" > "${ir_file}"
-    SYSYC_STATUS=$?
-    if [ $SYSYC_STATUS -eq 124 ]; then
-        echo -e "\e[31m错误: SysY 编译 ${sy_file} IR超时\e[0m"
-        is_passed=0
-    elif [ $SYSYC_STATUS -ne 0 ]; then
-        echo -e "\e[31m错误: SysY 编译 ${sy_file} IR失败，退出码: ${SYSYC_STATUS}\e[0m"
-        is_passed=0
-    fi
-    timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -S "${sy_file}" -o "${assembly_file}"
-    if [ $? -ne 0 ]; then
-        echo -e "\e[31m错误: SysY 编译失败或超时。\e[0m"
-        is_passed=0
-    fi
-    # timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -s asmd "${sy_file}" > "${assembly_debug_file}" 2>&1
+    # --- 编译阶段 ---
+    if ${IR_EXECUTE_MODE}; then
+        # 路径1: sysyc -> llc -> gcc
+        echo "  [1/3] 使用 sysyc 编译为 IR (超时 ${SYSYC_TIMEOUT}s)..."
+        timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -s ir "${sy_file}" ${OPTIMIZE_FLAG} -o "${ir_file}"
+        if [ $? -ne 0 ]; then echo -e "\e[31m错误: SysY (IR) 编译失败或超时。\e[0m"; compilation_ok=0; fi
 
-    # 步骤 2: GCC 编译
-    if [ "$is_passed" -eq 1 ]; then
-        echo "  使用 gcc 编译 (超时 ${GCC_TIMEOUT}s)..."
-        timeout -s KILL ${GCC_TIMEOUT} "${GCC_RISCV64}" "${assembly_file}" -o "${executable_file}" -L"${LIB_DIR}" -lsysy_riscv -static
-        if [ $? -ne 0 ]; then
-            echo -e "\e[31m错误: GCC 编译失败或超时。\e[0m"
-            is_passed=0
+        if [ "$compilation_ok" -eq 1 ]; then
+            echo "  [2/3] 使用 llc 编译为汇编 (超时 ${LLC_TIMEOUT}s)..."
+            timeout -s KILL ${LLC_TIMEOUT} "${LLC_CMD}" -march=riscv64 -mcpu=generic-rv64 -mattr=+m,+a,+f,+d,+c -filetype=asm "${ir_file}" -o "${assembly_file}"
+            if [ $? -ne 0 ]; then echo -e "\e[31m错误: llc 编译失败或超时。\e[0m"; compilation_ok=0; fi
+        fi
+
+        if [ "$compilation_ok" -eq 1 ]; then
+            echo "  [3/3] 使用 gcc 编译 (超时 ${GCC_TIMEOUT}s)..."
+            timeout -s KILL ${GCC_TIMEOUT} "${GCC_RISCV64}" "${assembly_file}" -o "${executable_file}" -L"${LIB_DIR}" -lsysy_riscv -static
+            if [ $? -ne 0 ]; then echo -e "\e[31m错误: GCC 编译失败或超时。\e[0m"; compilation_ok=0; fi
+        fi
+    else # EXECUTE_MODE
+        # 路径2: sysyc -> gcc
+        echo "  [1/2] 使用 sysyc 编译为汇编 (超时 ${SYSYC_TIMEOUT}s)..."
+        timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -S "${sy_file}" ${OPTIMIZE_FLAG} -o "${assembly_file}"
+        if [ $? -ne 0 ]; then echo -e "\e[31m错误: SysY (汇编) 编译失败或超时。\e[0m"; compilation_ok=0; fi
+
+        if [ "$compilation_ok" -eq 1 ]; then
+            echo "  [2/2] 使用 gcc 编译 (超时 ${GCC_TIMEOUT}s)..."
+            timeout -s KILL ${GCC_TIMEOUT} "${GCC_RISCV64}" "${assembly_file}" -o "${executable_file}" -L"${LIB_DIR}" -lsysy_riscv -static
+            if [ $? -ne 0 ]; then echo -e "\e[31m错误: GCC 编译失败或超时。\e[0m"; compilation_ok=0; fi
         fi
     fi
 
-    # 步骤 3: 执行与测试
-    if [ "$is_passed" -eq 1 ]; then
-        # 检查是自动化测试还是交互模式
+    # --- 执行与测试阶段 (公共逻辑) ---
+    if [ "$compilation_ok" -eq 1 ]; then
         if [ -f "${input_file}" ] || [ -f "${output_reference_file}" ]; then
             # --- 自动化测试模式 ---
             echo "  检测到 .in/.out 文件，进入自动化测试模式..."
@@ -217,24 +253,26 @@ for sy_file in "${SY_FILES[@]}"; do
                         EXPECTED_RETURN_CODE="$LAST_LINE_TRIMMED"
                         EXPECTED_STDOUT_FILE="${TMP_DIR}/${base_name}.expected_stdout"
                         head -n -1 "${output_reference_file}" > "${EXPECTED_STDOUT_FILE}"
-                        if [ "$ACTUAL_RETURN_CODE" -ne "$EXPECTED_RETURN_CODE" ]; then echo -e "\e[31m  返回码测试失败: 期望 ${EXPECTED_RETURN_CODE}, 实际 ${ACTUAL_RETURN_CODE}\e[0m"; is_passed=0; fi
                         
+                        ret_ok=1
+                        if [ "$ACTUAL_RETURN_CODE" -ne "$EXPECTED_RETURN_CODE" ]; then echo -e "\e[31m  返回码测试失败: 期望 ${EXPECTED_RETURN_CODE}, 实际 ${ACTUAL_RETURN_CODE}\e[0m"; ret_ok=0; fi
+                        
+                        out_ok=1
                         if ! diff -q <(tr -d '[:space:]' < "${output_actual_file}") <(tr -d '[:space:]' < "${EXPECTED_STDOUT_FILE}") >/dev/null 2>&1; then
-                            echo -e "\e[31m  标准输出测试失败。\e[0m"
-                            is_passed=0
+                            echo -e "\e[31m  标准输出测试失败。\e[0m"; out_ok=0
                             display_file_content "${EXPECTED_STDOUT_FILE}" "    \e[36m--- 期望输出 ---\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
                             display_file_content "${output_actual_file}" "    \e[36m--- 实际输出 ---\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
-                            echo -e "    \e[36m----------------\e[0m"
                         fi
+
+                        if [ "$ret_ok" -eq 1 ] && [ "$out_ok" -eq 1 ]; then echo -e "\e[32m  返回码与标准输出测试成功。\e[0m"; else is_passed=0; fi
+
                     else
                         if diff -q <(tr -d '[:space:]' < "${output_actual_file}") <(tr -d '[:space:]' < "${output_reference_file}") >/dev/null 2>&1; then
                             echo -e "\e[32m  标准输出测试成功。\e[0m"
                         else
-                            echo -e "\e[31m  标准输出测试失败。\e[0m"
-                            is_passed=0
+                            echo -e "\e[31m  标准输出测试失败。\e[0m"; is_passed=0
                             display_file_content "${output_reference_file}" "    \e[36m--- 期望输出 ---\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
                             display_file_content "${output_actual_file}" "    \e[36m--- 实际输出 ---\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
-                            echo -e "    \e[36m----------------\e[0m"
                         fi
                     fi
                 else
@@ -243,20 +281,16 @@ for sy_file in "${SY_FILES[@]}"; do
             fi
         else
             # --- 交互模式 ---
-            echo -e "\e[33m"
-            echo "  **********************************************************"
-            echo "  ** 未找到 .in 或 .out 文件，进入交互模式。             **"
-            echo "  ** 程序即将运行，你可以直接在终端中输入。             **"
-            echo "  ** 按下 Ctrl+D (EOF) 或以其他方式结束程序以继续。 **"
-            echo "  **********************************************************"
-            echo -e "\e[0m"
+            echo -e "\e[33m\n  未找到 .in 或 .out 文件，进入交互模式...\e[0m"
             "${QEMU_RISCV64}" "${executable_file}"
             INTERACTIVE_RET_CODE=$?
-            echo -e "\e[33m\n  交互模式执行完毕，程序返回码: ${INTERACTIVE_RET_CODE}\e[0m"
-            echo "  注意: 交互模式的结果未经验证。"
+            echo -e "\e[33m\n  交互模式执行完毕，程序返回码: ${INTERACTIVE_RET_CODE} (此结果未经验证)\e[0m"
         fi
+    else
+      is_passed=0
     fi
 
+    # --- 状态总结 ---
     if [ "$is_passed" -eq 1 ]; then
         echo -e "\e[32m状态: 通过\e[0m"
         ((PASSED_CASES++))
@@ -267,20 +301,4 @@ for sy_file in "${SY_FILES[@]}"; do
 done
 
 # --- 打印最终总结 ---
-echo "======================================================================"
-echo "所有测试完成"
-echo "测试通过率: [${PASSED_CASES}/${TOTAL_CASES}]"
-
-if [ -n "$FAILED_CASES_LIST" ]; then
-    echo ""
-    echo -e "\e[31m未通过的测例:\e[0m"
-    echo -e "${FAILED_CASES_LIST}"
-fi
-
-echo "======================================================================"
-
-if [ "$PASSED_CASES" -eq "$TOTAL_CASES" ]; then
-    exit 0
-else
-    exit 1
-fi
+print_summary

script/runit.sh

@@ -1,31 +1,41 @@
 #!/bin/bash
 
 # runit.sh - 用于编译和测试 SysY 程序的脚本
-# 此脚本应该位于 mysysy/test_script/
+# 此脚本应该位于 mysysy/script/
+
+export ASAN_OPTIONS=detect_leaks=0
 
 # 定义相对于脚本位置的目录
 SCRIPT_DIR="$(cd "$(dirname "${BASH_SOURCE[0]}")" &>/dev/null && pwd)"
 TESTDATA_DIR="${SCRIPT_DIR}/../testdata"
 BUILD_BIN_DIR="${SCRIPT_DIR}/../build/bin"
 LIB_DIR="${SCRIPT_DIR}/../lib"
-# TMP_DIR="${SCRIPT_DIR}/tmp"
 TMP_DIR="${SCRIPT_DIR}/tmp"
 
 # 定义编译器和模拟器
 SYSYC="${BUILD_BIN_DIR}/sysyc"
+LLC_CMD="llc-19"
 GCC_RISCV64="riscv64-linux-gnu-gcc"
 QEMU_RISCV64="qemu-riscv64"
 
-# --- 新增功能: 初始化变量 ---
+# --- 状态变量 ---
 EXECUTE_MODE=false
-SYSYC_TIMEOUT=10      # sysyc 编译超时 (秒)
-GCC_TIMEOUT=10        # gcc 编译超时 (秒)
-EXEC_TIMEOUT=5        # qemu 执行超时 (秒)
-MAX_OUTPUT_LINES=50   # 对比失败时显示的最大行数
-TEST_SETS=()          # 用于存储要运行的测试集
+IR_EXECUTE_MODE=false
+OPTIMIZE_FLAG=""
+SYSYC_TIMEOUT=30
+LLC_TIMEOUT=10
+GCC_TIMEOUT=10
+EXEC_TIMEOUT=30
+MAX_OUTPUT_LINES=20
+TEST_SETS=()
 TOTAL_CASES=0
 PASSED_CASES=0
-FAILED_CASES_LIST=""  # 用于存储未通过的测例列表
+FAILED_CASES_LIST=""
+INTERRUPTED=false # 新增：用于标记是否被中断
+
+# =================================================================
+# --- 函数定义 ---
+# =================================================================
 
 # 显示帮助信息的函数
 show_help() {
@@ -33,30 +43,32 @@ show_help() {
     echo "此脚本用于按文件名前缀数字升序编译和测试 .sy 文件。"
     echo ""
     echo "选项:"
-    echo "  -e, --executable         编译为可执行文件并运行测试。"
+    echo "  -e, --executable         编译为汇编并运行测试 (sysyc -> gcc -> qemu)。"
+    echo "  -eir                     通过IR编译为可执行文件并运行测试 (sysyc -> llc -> gcc -> qemu)。"
     echo "  -c, --clean              清理 'tmp' 目录下的所有生成文件。"
+    echo "  -O1                      启用 sysyc 的 -O1 优化。"
     echo "  -set [f|h|p|all]...    指定要运行的测试集 (functional, h_functional, performance)。可多选，默认为 all。"
-    echo "  -sct N                   设置 sysyc 编译超时为 N 秒 (默认: 10)。"
+    echo "  -sct N                   设置 sysyc 编译超时为 N 秒 (默认: 30)。"
+    echo "  -lct N                   设置 llc-19 编译超时为 N 秒 (默认: 10)。"
     echo "  -gct N                   设置 gcc 交叉编译超时为 N 秒 (默认: 10)。"
-    echo "  -et N                    设置 qemu 执行超时为 N 秒 (默认: 5)。"
-    echo "  -ml N, --max-lines N     当输出对比失败时，最多显示 N 行内容 (默认: 50)。"
+    echo "  -et N                    设置 qemu 执行超时为 N 秒 (默认: 30)。"
+    echo "  -ml N, --max-lines N     当输出对比失败时，最多显示 N 行内容 (默认: 20)。"
     echo "  -h, --help               显示此帮助信息并退出。"
+    echo ""
+    echo "注意: 默认行为 (无 -e 或 -eir) 是将 .sy 文件同时编译为 .s (汇编) 和 .ll (IR)，不执行。"
+    echo "      可在任何时候按 Ctrl+C 来中断测试并显示当前已完成的测例总结。"
 }
 
+
 # 显示文件内容并根据行数截断的函数
 display_file_content() {
     local file_path="$1"
     local title="$2"
     local max_lines="$3"
-
-    if [ ! -f "$file_path" ]; then
-        return
-    fi
-
+    if [ ! -f "$file_path" ]; then return; fi
     echo -e "$title"
     local line_count
     line_count=$(wc -l < "$file_path")
-    
     if [ "$line_count" -gt "$max_lines" ]; then
         head -n "$max_lines" "$file_path"
         echo -e "\e[33m[... 输出已截断，共 ${line_count} 行 ...]\e[0m"
@@ -71,61 +83,90 @@ clean_tmp() {
     rm -rf "${TMP_DIR}"/*
 }
 
-# 如果临时目录不存在，则创建它
+# --- 新增：总结报告函数 ---
+print_summary() {
+    echo "" # 确保从新的一行开始
+    echo "========================================"
+    if [ "$INTERRUPTED" = true ]; then
+        echo -e "\e[33m测试被中断。正在汇总已完成的结果...\e[0m"
+    else
+        echo "测试完成"
+    fi
+
+    local failed_count
+    if [ -n "$FAILED_CASES_LIST" ]; then
+        # `wc -l` 计算由换行符分隔的列表项数
+        failed_count=$(echo -e -n "${FAILED_CASES_LIST}" | wc -l)
+    else
+        failed_count=0
+    fi
+    local executed_count=$((PASSED_CASES + failed_count))
+
+    echo "测试结果: [通过: ${PASSED_CASES}, 失败: ${failed_count}, 已执行: ${executed_count}/${TOTAL_CASES}]"
+
+    if [ -n "$FAILED_CASES_LIST" ]; then
+        echo ""
+        echo -e "\e[31m未通过的测例:\e[0m"
+        # 使用 printf 保证原样输出
+        printf "%b" "${FAILED_CASES_LIST}"
+    fi
+
+    echo "========================================"
+
+    if [ "$failed_count" -gt 0 ]; then
+        exit 1
+    else
+        exit 0
+    fi
+}
+
+# --- 新增：SIGINT 信号处理函数 ---
+handle_sigint() {
+    INTERRUPTED=true
+    print_summary
+}
+
+# =================================================================
+# --- 主逻辑开始 ---
+# =================================================================
+
+# --- 新增：设置 trap 来捕获 SIGINT ---
+trap handle_sigint SIGINT
+
 mkdir -p "${TMP_DIR}"
 
 # 解析命令行参数
 while [[ "$#" -gt 0 ]]; do
     case "$1" in
-        -e|--executable)
-            EXECUTE_MODE=true
-            shift
-            ;;
-        -c|--clean)
-            clean_tmp
-            exit 0
-            ;;
+        -e|--executable) EXECUTE_MODE=true; shift ;;
+        -eir) IR_EXECUTE_MODE=true; shift ;;
+        -c|--clean) clean_tmp; exit 0 ;;
+        -O1) OPTIMIZE_FLAG="-O1"; shift ;;
         -set)
-            shift # 移过 '-set'
-            # 消耗所有后续参数直到遇到下一个选项
-            while [[ "$#" -gt 0 && ! "$1" =~ ^- ]]; do
-                TEST_SETS+=("$1")
-                shift
-            done
-            ;;
-        -sct)
-            if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then SYSYC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -sct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
-            ;;
-        -gct)
-            if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then GCC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -gct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
-            ;;
-        -et)
-            if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then EXEC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -et 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
-            ;;
-        -ml|--max-lines)
-            if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then MAX_OUTPUT_LINES="$2"; shift 2; else echo "错误: --max-lines 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
-            ;;
-        -h|--help)
-            show_help
-            exit 0
-            ;;
-        *)
-            echo "未知选项: $1"
-            show_help
-            exit 1
+            shift
+            while [[ "$#" -gt 0 && ! "$1" =~ ^- ]]; do TEST_SETS+=("$1"); shift; done
             ;;
+        -sct) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then SYSYC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -sct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -lct) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then LLC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -lct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -gct) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then GCC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -gct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -et) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then EXEC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -et 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -ml|--max-lines) if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then MAX_OUTPUT_LINES="$2"; shift 2; else echo "错误: --max-lines 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi ;;
+        -h|--help) show_help; exit 0 ;;
+        *) echo "未知选项: $1"; show_help; exit 1 ;;
     esac
 done
 
-# --- 本次修改点: 根据 -set 参数构建查找路径 ---
+if ${EXECUTE_MODE} && ${IR_EXECUTE_MODE}; then
+    echo -e "\e[31m错误: -e 和 -eir 选项不能同时使用。\e[0m" >&2
+    exit 1
+fi
+
 declare -A SET_MAP
 SET_MAP[f]="functional"
 SET_MAP[h]="h_functional"
 SET_MAP[p]="performance"
 
 SEARCH_PATHS=()
-
-# 如果未指定测试集，或指定了 'all'，则搜索所有目录
 if [ ${#TEST_SETS[@]} -eq 0 ] || [[ " ${TEST_SETS[@]} " =~ " all " ]]; then
     SEARCH_PATHS+=("${TESTDATA_DIR}")
 else
@@ -138,23 +179,34 @@ else
     done
 fi
 
-# 如果没有有效的搜索路径，则退出
 if [ ${#SEARCH_PATHS[@]} -eq 0 ]; then
     echo -e "\e[31m错误: 没有找到有效的测试集目录，测试中止。\e[0m"
     exit 1
 fi
 
 echo "SysY 测试运行器启动..."
+if [ -n "$OPTIMIZE_FLAG" ]; then echo "优化等级: ${OPTIMIZE_FLAG}"; fi
 echo "输入目录: ${SEARCH_PATHS[@]}"
 echo "临时目录: ${TMP_DIR}"
-echo "执行模式: ${EXECUTE_MODE}"
-if ${EXECUTE_MODE}; then
-    echo "超时设置: sysyc=${SYSYC_TIMEOUT}s, gcc=${GCC_TIMEOUT}s, qemu=${EXEC_TIMEOUT}s"
+
+RUN_MODE_INFO=""
+if ${IR_EXECUTE_MODE}; then
+    RUN_MODE_INFO="IR执行模式 (-eir)"
+    TIMEOUT_INFO="超时设置: sysyc=${SYSYC_TIMEOUT}s, llc=${LLC_TIMEOUT}s, gcc=${GCC_TIMEOUT}s, qemu=${EXEC_TIMEOUT}s"
+elif ${EXECUTE_MODE}; then
+    RUN_MODE_INFO="直接执行模式 (-e)"
+    TIMEOUT_INFO="超时设置: sysyc=${SYSYC_TIMEOUT}s, gcc=${GCC_TIMEOUT}s, qemu=${EXEC_TIMEOUT}s"
+else
+    RUN_MODE_INFO="编译模式 (默认)"
+    TIMEOUT_INFO="超时设置: sysyc=${SYSYC_TIMEOUT}s"
+fi
+echo "运行模式: ${RUN_MODE_INFO}"
+echo "${TIMEOUT_INFO}"
+if ${EXECUTE_MODE} || ${IR_EXECUTE_MODE}; then
     echo "失败输出最大行数: ${MAX_OUTPUT_LINES}"
 fi
 echo ""
 
-# 使用构建好的路径查找 .sy 文件并排序
 sy_files=$(find "${SEARCH_PATHS[@]}" -name "*.sy" | sort -V)
 if [ -z "$sy_files" ]; then
     echo "在指定目录中未找到任何 .sy 文件。"
@@ -162,139 +214,229 @@ if [ -z "$sy_files" ]; then
 fi
 TOTAL_CASES=$(echo "$sy_files" | wc -w)
 
-# --- 修复: 使用 here-string (<<<) 代替管道 (|) 来避免子 shell 问题 ---
 while IFS= read -r sy_file; do
-    is_passed=1 # 1 表示通过, 0 表示失败
+    is_passed=0 # 0 表示失败, 1 表示通过
 
     relative_path_no_ext=$(realpath --relative-to="${TESTDATA_DIR}" "${sy_file%.*}")
     output_base_name=$(echo "${relative_path_no_ext}" | tr '/' '_')
 
-    assembly_file="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_riscv64.s"
-    executable_file="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_riscv64"
+    assembly_file_S="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_S.s"
+    executable_file_S="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_S"
+    output_actual_file_S="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_S.actual_out"
+
+    ir_file="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_ir.ll"
+    assembly_file_from_ir="${TMP_DIR}/${output_base_name}_from_ir.s"
+    executable_file_from_ir="${TMP_DIR}/${output_base_name}_from_ir"
+    output_actual_file_from_ir="${TMP_DIR}/${output_base_name}_from_ir.actual_out"
+
     input_file="${sy_file%.*}.in"
     output_reference_file="${sy_file%.*}.out"
-    output_actual_file="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_riscv64.actual_out"
 
     echo "正在处理: $(basename "$sy_file") (路径: ${relative_path_no_ext}.sy)"
 
-    # 步骤 1: 使用 sysyc 编译 .sy 到 .s
-    echo "  使用 sysyc 编译 (超时 ${SYSYC_TIMEOUT}s)..."
-    timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -S "${sy_file}" -o "${assembly_file}"
-    SYSYC_STATUS=$?
-    if [ $SYSYC_STATUS -eq 124 ]; then
-        echo -e "\e[31m错误: SysY 编译 ${sy_file} 超时\e[0m"
-        is_passed=0
-    elif [ $SYSYC_STATUS -ne 0 ]; then
-        echo -e "\e[31m错误: SysY 编译 ${sy_file} 失败，退出码: ${SYSYC_STATUS}\e[0m"
-        is_passed=0
-    fi
+    # --- 模式 1: IR 执行模式 (-eir) ---
+    if ${IR_EXECUTE_MODE}; then
+        step_failed=0
+        test_logic_passed=0
 
-    # 只有当 EXECUTE_MODE 为 true 且上一步成功时才继续
-    if ${EXECUTE_MODE} && [ "$is_passed" -eq 1 ]; then
-        # 步骤 2: 使用 riscv64-linux-gnu-gcc 编译 .s 到可执行文件
-        echo "  使用 gcc 编译 (超时 ${GCC_TIMEOUT}s)..."
-        timeout -s KILL ${GCC_TIMEOUT} "${GCC_RISCV64}" "${assembly_file}" -o "${executable_file}" -L"${LIB_DIR}" -lsysy_riscv -static
-        GCC_STATUS=$?
-        if [ $GCC_STATUS -eq 124 ]; then
-            echo -e "\e[31m错误: GCC 编译 ${assembly_file} 超时\e[0m"
-            is_passed=0
-        elif [ $GCC_STATUS -ne 0 ]; then
-            echo -e "\e[31m错误: GCC 编译 ${assembly_file} 失败，退出码: ${GCC_STATUS}\e[0m"
-            is_passed=0
+        echo "  [1/4] 使用 sysyc 编译为 IR (超时 ${SYSYC_TIMEOUT}s)..."
+        timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -s ir "${sy_file}" -o "${ir_file}" ${OPTIMIZE_FLAG}
+        SYSYC_STATUS=$?
+        if [ $SYSYC_STATUS -ne 0 ]; then
+            [ $SYSYC_STATUS -eq 124 ] && echo -e "\e[31m错误: SysY (IR) 编译超时\e[0m" || echo -e "\e[31m错误: SysY (IR) 编译失败，退出码: ${SYSYC_STATUS}\e[0m"
+            step_failed=1
         fi
-    elif ! ${EXECUTE_MODE}; then
-        echo "  跳过执行模式。仅生成汇编文件。"
-        if [ "$is_passed" -eq 1 ]; then
-             ((PASSED_CASES++))
-        else
-            FAILED_CASES_LIST+="${relative_path_no_ext}.sy\n"
-        fi
-        echo ""
-        continue
-    fi
 
-    # 步骤 3, 4, 5: 只有当编译都成功时才执行
-    if [ "$is_passed" -eq 1 ]; then
-        echo "  正在执行 (超时 ${EXEC_TIMEOUT}s)..."
-        
-        exec_cmd="${QEMU_RISCV64} \"${executable_file}\""
-        if [ -f "${input_file}" ]; then
-            exec_cmd+=" < \"${input_file}\""
-        fi
-        exec_cmd+=" > \"${output_actual_file}\""
-
-        eval "timeout -s KILL ${EXEC_TIMEOUT} ${exec_cmd}"
-        ACTUAL_RETURN_CODE=$?
-
-        if [ "$ACTUAL_RETURN_CODE" -eq 124 ]; then
-            echo -e "\e[31m  执行超时: ${sy_file} 运行超过 ${EXEC_TIMEOUT} 秒\e[0m"
-            is_passed=0
-        else
-            if [ -f "${output_reference_file}" ]; then
-                LAST_LINE_TRIMMED=$(tail -n 1 "${output_reference_file}" | tr -d '[:space:]')
-                
-                if [[ "$LAST_LINE_TRIMMED" =~ ^[-+]?[0-9]+$ ]]; then
-                    EXPECTED_RETURN_CODE="$LAST_LINE_TRIMMED"
-                    EXPECTED_STDOUT_FILE="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_riscv64.expected_stdout"
-                    head -n -1 "${output_reference_file}" > "${EXPECTED_STDOUT_FILE}"
-
-                    if [ "$ACTUAL_RETURN_CODE" -eq "$EXPECTED_RETURN_CODE" ]; then
-                        echo -e "\e[32m  返回码测试成功: (${ACTUAL_RETURN_CODE}) 与期望值 (${EXPECTED_RETURN_CODE}) 匹配\e[0m"
-                    else
-                        echo -e "\e[31m  返回码测试失败: 期望: ${EXPECTED_RETURN_CODE}, 实际: ${ACTUAL_RETURN_CODE}\e[0m"
-                        is_passed=0
-                    fi
-
-                    if ! diff -q <(tr -d '[:space:]' < "${output_actual_file}") <(tr -d '[:space:]' < "${EXPECTED_STDOUT_FILE}") >/dev/null 2>&1; then
-                        echo -e "\e[31m  标准输出测试失败\e[0m"
-                        is_passed=0
-                        display_file_content "${EXPECTED_STDOUT_FILE}" "    \e[36m---------- 期望输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
-                        display_file_content "${output_actual_file}" "    \e[36m---------- 实际输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
-                        echo -e "    \e[36m------------------------------\e[0m"
-                    fi
-                else
-                    if [ $ACTUAL_RETURN_CODE -ne 0 ]; then
-                        echo -e "\e[33m警告: 程序以非零状态 ${ACTUAL_RETURN_CODE} 退出 (纯输出比较模式)。\e[0m"
-                    fi
-
-                    if diff -q <(tr -d '[:space:]' < "${output_actual_file}") <(tr -d '[:space:]' < "${output_reference_file}") >/dev/null 2>&1; then
-                        echo -e "\e[32m  成功: 输出与参考输出匹配\e[0m"
-                    else
-                        echo -e "\e[31m  失败: 输出不匹配\e[0m"
-                        is_passed=0
-                        display_file_content "${output_reference_file}" "    \e[36m---------- 期望输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
-                        display_file_content "${output_actual_file}" "    \e[36m---------- 实际输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
-                        echo -e "    \e[36m------------------------------\e[0m"
-                    fi
-                fi
-            else
-                echo "  无参考输出文件。程序返回码: ${ACTUAL_RETURN_CODE}"
+        if [ "$step_failed" -eq 0 ]; then
+            echo "  [2/4] 使用 llc-19 编译为汇编 (超时 ${LLC_TIMEOUT}s)..."
+            timeout -s KILL ${LLC_TIMEOUT} "${LLC_CMD}" -march=riscv64 -mcpu=generic-rv64 -mattr=+m,+a,+f,+d,+c -filetype=asm "${ir_file}" -o "${assembly_file_from_ir}"
+            LLC_STATUS=$?
+            if [ $LLC_STATUS -ne 0 ]; then
+                [ $LLC_STATUS -eq 124 ] && echo -e "\e[31m错误: llc-19 编译超时\e[0m" || echo -e "\e[31m错误: llc-19 编译失败，退出码: ${LLC_STATUS}\e[0m"
+                step_failed=1
             fi
         fi
+
+        if [ "$step_failed" -eq 0 ]; then
+            echo "  [3/4] 使用 gcc 编译 (超时 ${GCC_TIMEOUT}s)..."
+            timeout -s KILL ${GCC_TIMEOUT} "${GCC_RISCV64}" "${assembly_file_from_ir}" -o "${executable_file_from_ir}" -L"${LIB_DIR}" -lsysy_riscv -static
+            GCC_STATUS=$?
+            if [ $GCC_STATUS -ne 0 ]; then
+                [ $GCC_STATUS -eq 124 ] && echo -e "\e[31m错误: GCC 编译超时\e[0m" || echo -e "\e[31m错误: GCC 编译失败，退出码: ${GCC_STATUS}\e[0m"
+                step_failed=1
+            fi
+        fi
+
+        if [ "$step_failed" -eq 0 ]; then
+            echo "  [4/4] 正在执行 (超时 ${EXEC_TIMEOUT}s)..."
+            exec_cmd="${QEMU_RISCV64} \"${executable_file_from_ir}\""
+            [ -f "${input_file}" ] && exec_cmd+=" < \"${input_file}\""
+            exec_cmd+=" > \"${output_actual_file_from_ir}\""
+
+            eval "timeout -s KILL ${EXEC_TIMEOUT} ${exec_cmd}"
+            ACTUAL_RETURN_CODE=$?
+
+            if [ "$ACTUAL_RETURN_CODE" -eq 124 ]; then
+                echo -e "\e[31m  执行超时: 运行超过 ${EXEC_TIMEOUT} 秒\e[0m"
+            else
+                if [ -f "${output_reference_file}" ]; then
+                    LAST_LINE_TRIMMED=$(tail -n 1 "${output_reference_file}" | tr -d '[:space:]')
+                    test_logic_passed=1
+                    if [[ "$LAST_LINE_TRIMMED" =~ ^[-+]?[0-9]+$ ]]; then
+                        EXPECTED_RETURN_CODE="$LAST_LINE_TRIMMED"
+                        EXPECTED_STDOUT_FILE="${TMP_DIR}/${output_base_name}_from_ir.expected_stdout"
+                        head -n -1 "${output_reference_file}" > "${EXPECTED_STDOUT_FILE}"
+                        
+                        if [ "$ACTUAL_RETURN_CODE" -eq "$EXPECTED_RETURN_CODE" ]; then
+                            echo -e "\e[32m  返回码测试成功: (${ACTUAL_RETURN_CODE}) 与期望值 (${EXPECTED_RETURN_CODE}) 匹配\e[0m"
+                        else
+                            echo -e "\e[31m  返回码测试失败: 期望: ${EXPECTED_RETURN_CODE}, 实际: ${ACTUAL_RETURN_CODE}\e[0m"
+                            test_logic_passed=0
+                        fi
+
+                        if diff -q <(tr -d '[:space:]' < "${output_actual_file_from_ir}") <(tr -d '[:space:]' < "${EXPECTED_STDOUT_FILE}") >/dev/null 2>&1; then
+                             [ "$test_logic_passed" -eq 1 ] && echo -e "\e[32m  标准输出测试成功\e[0m"
+                        else
+                            echo -e "\e[31m  标准输出测试失败\e[0m"
+                            display_file_content "${EXPECTED_STDOUT_FILE}" "    \e[36m---------- 期望输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
+                            display_file_content "${output_actual_file_from_ir}" "    \e[36m---------- 实际输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
+                            test_logic_passed=0
+                        fi
+                    else
+                        if [ $ACTUAL_RETURN_CODE -ne 0 ]; then echo -e "\e[33m警告: 程序以非零状态 ${ACTUAL_RETURN_CODE} 退出 (纯输出比较模式)。\e[0m"; fi
+                        if diff -q <(tr -d '[:space:]' < "${output_actual_file_from_ir}") <(tr -d '[:space:]' < "${output_reference_file}") >/dev/null 2>&1; then
+                            echo -e "\e[32m  成功: 输出与参考输出匹配\e[0m"
+                        else
+                            echo -e "\e[31m  失败: 输出不匹配\e[0m"
+                            display_file_content "${output_reference_file}" "    \e[36m---------- 期望输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
+                            display_file_content "${output_actual_file_from_ir}" "    \e[36m---------- 实际输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
+                            test_logic_passed=0
+                        fi
+                    fi
+                else
+                    echo "  无参考输出文件。程序返回码: ${ACTUAL_RETURN_CODE}"
+                    test_logic_passed=1 
+                fi
+            fi
+        fi
+        [ "$step_failed" -eq 0 ] && [ "$test_logic_passed" -eq 1 ] && is_passed=1
+
+    # --- 模式 2: 直接执行模式 (-e) ---
+    elif ${EXECUTE_MODE}; then
+        step_failed=0
+        test_logic_passed=0
+
+        echo "  [1/3] 使用 sysyc 编译为汇编 (超时 ${SYSYC_TIMEOUT}s)..."
+        timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -S "${sy_file}" -o "${assembly_file_S}" ${OPTIMIZE_FLAG}
+        SYSYC_STATUS=$?
+        if [ $SYSYC_STATUS -ne 0 ]; then
+            [ $SYSYC_STATUS -eq 124 ] && echo -e "\e[31m错误: SysY (汇编) 编译超时\e[0m" || echo -e "\e[31m错误: SysY (汇编) 编译失败，退出码: ${SYSYC_STATUS}\e[0m"
+            step_failed=1
+        fi
+
+        if [ "$step_failed" -eq 0 ]; then
+            echo "  [2/3] 使用 gcc 编译 (超时 ${GCC_TIMEOUT}s)..."
+            timeout -s KILL ${GCC_TIMEOUT} "${GCC_RISCV64}" "${assembly_file_S}" -o "${executable_file_S}" -L"${LIB_DIR}" -lsysy_riscv -static
+            GCC_STATUS=$?
+            if [ $GCC_STATUS -ne 0 ]; then
+                [ $GCC_STATUS -eq 124 ] && echo -e "\e[31m错误: GCC 编译超时\e[0m" || echo -e "\e[31m错误: GCC 编译失败，退出码: ${GCC_STATUS}\e[0m"
+                step_failed=1
+            fi
+        fi
+
+        if [ "$step_failed" -eq 0 ]; then
+            echo "  [3/3] 正在执行 (超时 ${EXEC_TIMEOUT}s)..."
+            exec_cmd="${QEMU_RISCV64} \"${executable_file_S}\""
+            [ -f "${input_file}" ] && exec_cmd+=" < \"${input_file}\""
+            exec_cmd+=" > \"${output_actual_file_S}\""
+
+            eval "timeout -s KILL ${EXEC_TIMEOUT} ${exec_cmd}"
+            ACTUAL_RETURN_CODE=$?
+            
+            if [ "$ACTUAL_RETURN_CODE" -eq 124 ]; then
+                echo -e "\e[31m  执行超时: 运行超过 ${EXEC_TIMEOUT} 秒\e[0m"
+            else
+                if [ -f "${output_reference_file}" ]; then
+                    LAST_LINE_TRIMMED=$(tail -n 1 "${output_reference_file}" | tr -d '[:space:]')
+                    test_logic_passed=1
+                    if [[ "$LAST_LINE_TRIMMED" =~ ^[-+]?[0-9]+$ ]]; then
+                        EXPECTED_RETURN_CODE="$LAST_LINE_TRIMMED"
+                        EXPECTED_STDOUT_FILE="${TMP_DIR}/${output_base_name}_sysyc_S.expected_stdout"
+                        head -n -1 "${output_reference_file}" > "${EXPECTED_STDOUT_FILE}"
+                        
+                        if [ "$ACTUAL_RETURN_CODE" -eq "$EXPECTED_RETURN_CODE" ]; then
+                            echo -e "\e[32m  返回码测试成功: (${ACTUAL_RETURN_CODE}) 与期望值 (${EXPECTED_RETURN_CODE}) 匹配\e[0m"
+                        else
+                            echo -e "\e[31m  返回码测试失败: 期望: ${EXPECTED_RETURN_CODE}, 实际: ${ACTUAL_RETURN_CODE}\e[0m"
+                            test_logic_passed=0
+                        fi
+
+                        if diff -q <(tr -d '[:space:]' < "${output_actual_file_S}") <(tr -d '[:space:]' < "${EXPECTED_STDOUT_FILE}") >/dev/null 2>&1; then
+                            [ "$test_logic_passed" -eq 1 ] && echo -e "\e[32m  标准输出测试成功\e[0m"
+                        else
+                            echo -e "\e[31m  标准输出测试失败\e[0m"
+                            display_file_content "${EXPECTED_STDOUT_FILE}" "    \e[36m---------- 期望输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
+                            display_file_content "${output_actual_file_S}" "    \e[36m---------- 实际输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
+                            test_logic_passed=0
+                        fi
+                    else
+                        if [ $ACTUAL_RETURN_CODE -ne 0 ]; then echo -e "\e[33m警告: 程序以非零状态 ${ACTUAL_RETURN_CODE} 退出 (纯输出比较模式)。\e[0m"; fi
+                        if diff -q <(tr -d '[:space:]' < "${output_actual_file_S}") <(tr -d '[:space:]' < "${output_reference_file}") >/dev/null 2>&1; then
+                            echo -e "\e[32m  成功: 输出与参考输出匹配\e[0m"
+                        else
+                            echo -e "\e[31m  失败: 输出不匹配\e[0m"
+                            display_file_content "${output_reference_file}" "    \e[36m---------- 期望输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
+                            display_file_content "${output_actual_file_S}" "    \e[36m---------- 实际输出 ----------\e[0m" "${MAX_OUTPUT_LINES}"
+                            test_logic_passed=0
+                        fi
+                    fi
+                else
+                    echo "  无参考输出文件。程序返回码: ${ACTUAL_RETURN_CODE}"
+                    test_logic_passed=1
+                fi
+            fi
+        fi
+        [ "$step_failed" -eq 0 ] && [ "$test_logic_passed" -eq 1 ] && is_passed=1
+
+    # --- 模式 3: 默认编译模式 ---
+    else
+        s_compile_ok=0
+        ir_compile_ok=0
+
+        echo "  [1/2] 使用 sysyc 编译为汇编 (超时 ${SYSYC_TIMEOUT}s)..."
+        timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -S "${sy_file}" -o "${assembly_file_S}" ${OPTIMIZE_FLAG}
+        SYSYC_S_STATUS=$?
+        if [ $SYSYC_S_STATUS -eq 0 ]; then
+            s_compile_ok=1
+            echo -e "      \e[32m-> ${assembly_file_S} [成功]\e[0m"
+        else
+            [ $SYSYC_S_STATUS -eq 124 ] && echo -e "      \e[31m-> [编译超时]\e[0m" || echo -e "      \e[31m-> [编译失败, 退出码: ${SYSYC_S_STATUS}]\e[0m"
+        fi
+
+        echo "  [2/2] 使用 sysyc 编译为 IR (超时 ${SYSYC_TIMEOUT}s)..."
+        timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -s ir "${sy_file}" -o "${ir_file}" ${OPTIMIZE_FLAG}
+        SYSYC_IR_STATUS=$?
+        if [ $SYSYC_IR_STATUS -eq 0 ]; then
+            ir_compile_ok=1
+            echo -e "      \e[32m-> ${ir_file} [成功]\e[0m"
+        else
+            [ $SYSYC_IR_STATUS -eq 124 ] && echo -e "      \e[31m-> [编译超时]\e[0m" || echo -e "      \e[31m-> [编译失败, 退出码: ${SYSYC_IR_STATUS}]\e[0m"
+        fi
+
+        if [ "$s_compile_ok" -eq 1 ] && [ "$ir_compile_ok" -eq 1 ]; then
+            is_passed=1
+        fi
     fi
 
+    # --- 统计结果 ---
     if [ "$is_passed" -eq 1 ]; then
         ((PASSED_CASES++))
     else
+        # 确保 FAILED_CASES_LIST 的每一项都以换行符结尾
         FAILED_CASES_LIST+="${relative_path_no_ext}.sy\n"
     fi
     echo ""
 done <<< "$sy_files"
 
-echo "========================================"
-echo "测试完成"
-echo "测试通过率: [${PASSED_CASES}/${TOTAL_CASES}]"
-
-if [ -n "$FAILED_CASES_LIST" ]; then
-    echo ""
-    echo -e "\e[31m未通过的测例:\e[0m"
-    echo -e "${FAILED_CASES_LIST}"
-fi
-
-echo "========================================"
-
-if [ "$PASSED_CASES" -eq "$TOTAL_CASES" ]; then
-    exit 0
-else
-    exit 1
-fi
+# --- 修改：调用总结函数 ---
+print_summary

src/backend/RISCv64/CMakeLists.txt

@@ -8,9 +8,11 @@ add_library(riscv64_backend_lib STATIC
     Handler/CalleeSavedHandler.cpp
     Handler/LegalizeImmediates.cpp
     Handler/PrologueEpilogueInsertion.cpp
+    Handler/EliminateFrameIndices.cpp
     Optimize/Peephole.cpp
     Optimize/PostRA_Scheduler.cpp
     Optimize/PreRA_Scheduler.cpp
+    Optimize/DivStrengthReduction.cpp
 )
 
 # 包含后端模块所需的头文件路径

src/backend/RISCv64/Handler/CalleeSavedHandler.cpp

@@ -8,11 +8,6 @@ namespace sysy {
 
 char CalleeSavedHandler::ID = 0;
 
-// 辅助函数，用于判断一个物理寄存器是否为浮点寄存器
-static bool is_fp_reg(PhysicalReg reg) {
-    return reg >= PhysicalReg::F0 && reg <= PhysicalReg::F31;
-}
-
 bool CalleeSavedHandler::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
     // This pass works on MachineFunction level, not IR level
     return false;
@@ -20,114 +15,37 @@ bool CalleeSavedHandler::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
 
 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callee-saved寄存器
-    //    这个Pass在RegAlloc之后运行，所以可以访问到物理寄存器
-    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 && !reg_op->isVirtual()) {
-                        PhysicalReg preg = reg_op->getPReg();
-                        
-                        // 检查整数 s1-s11
-                        if (preg >= PhysicalReg::S1 && preg <= PhysicalReg::S11) {
-                            used_callee_saved.insert(preg);
-                        } 
-                        // 检查浮点 fs0-fs11 (f8,f9,f18-f27)
-                        else if ((preg >= PhysicalReg::F8 && preg <= PhysicalReg::F9) || (preg >= PhysicalReg::F18 && preg <= PhysicalReg::F27)) {
-                            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());
-                }
-            }
-        }
-    }
+    const std::set<PhysicalReg>& used_callee_saved = frame_info.used_callee_saved_regs;
 
     if (used_callee_saved.empty()) {
         frame_info.callee_saved_size = 0;
+        frame_info.callee_saved_regs_to_store.clear();
         return;
     }
 
-    // 2. 计算并更新 frame_info
-    frame_info.callee_saved_size = used_callee_saved.size() * 8;
-
-    // 为了布局确定性和恢复顺序一致，对寄存器排序
-    std::vector<PhysicalReg> sorted_regs(used_callee_saved.begin(), used_callee_saved.end());
-    std::sort(sorted_regs.begin(), sorted_regs.end());
-    
-    // 3. 在函数序言中插入保存指令
-    MachineBasicBlock* entry_block = mfunc->getBlocks().front().get();
-    auto& entry_instrs = entry_block->getInstructions();
-    // 插入点在函数入口标签之后，或者就是最开始
-    auto insert_pos = entry_instrs.begin();
-    if (!entry_instrs.empty() && entry_instrs.front()->getOpcode() == RVOpcodes::LABEL) {
-        insert_pos = std::next(insert_pos);
+    // 1. 计算被调用者保存寄存器所需的总空间大小
+    // s0 总是由 PEI Pass 单独处理，这里不计入大小，但要确保它在列表中
+    int size = 0;
+    std::set<PhysicalReg> regs_to_save = used_callee_saved;
+    if (regs_to_save.count(PhysicalReg::S0)) {
+        regs_to_save.erase(PhysicalReg::S0);
     }
-    
-    std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> save_instrs;
-    // [关键] 从局部变量区域之后开始分配空间
-    int current_offset = - (16 + frame_info.locals_size);
+    size = regs_to_save.size() * 8; // 每个寄存器占8字节 (64-bit)
+    frame_info.callee_saved_size = size;
 
-    for (PhysicalReg reg : sorted_regs) {
-        current_offset -= 8;
-        RVOpcodes save_op = is_fp_reg(reg) ? RVOpcodes::FSD : RVOpcodes::SD;
+    // 2. 创建一个有序的、需要保存的寄存器列表，以便后续 Pass 确定地生成代码
+    // s0 不应包含在此列表中，因为它由 PEI Pass 特殊处理
+    std::vector<PhysicalReg> sorted_regs(regs_to_save.begin(), regs_to_save.end());
+    std::sort(sorted_regs.begin(), sorted_regs.end(), [](PhysicalReg a, PhysicalReg b){ 
+        return static_cast<int>(a) < static_cast<int>(b); 
+    });
+    frame_info.callee_saved_regs_to_store = sorted_regs;
 
-        auto save_instr = std::make_unique<MachineInstr>(save_op);
-        save_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(reg));
-        save_instr->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
-            std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0), // 基址为帧指针 s0
-            std::make_unique<ImmOperand>(current_offset)
-        ));
-        save_instrs.push_back(std::move(save_instr));
-    }
-
-    if (!save_instrs.empty()) {
-        entry_instrs.insert(insert_pos,
-                            std::make_move_iterator(save_instrs.begin()),
-                            std::make_move_iterator(save_instrs.end()));
-    }
-
-    // 4. 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) {
-                std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> restore_instrs;
-                // [关键] 使用与保存时完全相同的逻辑来计算偏移量
-                current_offset = - (16 + frame_info.locals_size);
-                
-                for (PhysicalReg reg : sorted_regs) {
-                    current_offset -= 8;
-                    RVOpcodes restore_op = is_fp_reg(reg) ? RVOpcodes::FLD : RVOpcodes::LD;
-
-                    auto restore_instr = std::make_unique<MachineInstr>(restore_op);
-                    restore_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(reg));
-                    restore_instr->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
-                        std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0),
-                        std::make_unique<ImmOperand>(current_offset)
-                    ));
-                    restore_instrs.push_back(std::move(restore_instr));
-                }
-                
-                if (!restore_instrs.empty()) {
-                    mbb->getInstructions().insert(it,
-                                                std::make_move_iterator(restore_instrs.begin()),
-                                                std::make_move_iterator(restore_instrs.end()));
-                }
-                goto next_block_label;
-            }
-        }
-        next_block_label:;
-    }
+    // 3. 更新栈帧总大小。
+    // 这是初步计算，PEI Pass 会进行最终的对齐。
+    frame_info.total_size = frame_info.locals_size + 
+                            frame_info.spill_size + 
+                            frame_info.callee_saved_size;
 }
 
-} // namespace sysy
+} // namespace sysy

src/backend/RISCv64/Handler/EliminateFrameIndices.cpp

@@ -0,0 +1,235 @@
+#include "EliminateFrameIndices.h"
+#include "RISCv64ISel.h"
+#include <cassert>
+#include <vector>
+
+namespace sysy {
+
+// getTypeSizeInBytes 是一个通用辅助函数，保持不变
+unsigned EliminateFrameIndicesPass::getTypeSizeInBytes(Type* type) {
+    if (!type) {
+        assert(false && "Cannot get size of a null type.");
+        return 0;
+    }
+
+    switch (type->getKind()) {
+        case Type::kInt:
+        case Type::kFloat:
+            return 4;
+        case Type::kPointer:
+            return 8;
+        case Type::kArray: {
+            auto arrayType = type->as<ArrayType>();
+            return arrayType->getNumElements() * getTypeSizeInBytes(arrayType->getElementType());
+        }
+        default:
+            assert(false && "Unsupported type for size calculation.");
+            return 0;
+    }
+}
+
+void EliminateFrameIndicesPass::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) {
+    StackFrameInfo& frame_info = mfunc->getFrameInfo();
+    Function* F = mfunc->getFunc();
+    RISCv64ISel* isel = mfunc->getISel();
+    
+    // 在这里处理栈传递的参数，以便在寄存器分配前就将数据流显式化，修复溢出逻辑的BUG。
+
+    // 2. 只为局部变量(AllocaInst)分配栈空间和计算偏移量
+    // 局部变量从 s0 下方（负偏移量）开始分配，紧接着为 ra 和 s0 预留的16字节之后
+    int local_var_offset = 16;
+    
+    if(F) { // 确保函数指针有效
+        for (auto& bb : F->getBasicBlocks()) {
+            for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+                if (auto alloca = dynamic_cast<AllocaInst*>(inst.get())) {
+                    Type* allocated_type = alloca->getType()->as<PointerType>()->getBaseType();
+                    int size = getTypeSizeInBytes(allocated_type);
+                    
+                    // 优化栈帧大小：对于大数组使用4字节对齐，小对象使用8字节对齐
+                    if (size >= 256) {  // 大数组优化
+                        size = (size + 3) & ~3;  // 4字节对齐
+                    } else {
+                        size = (size + 7) & ~7;  // 8字节对齐
+                    }
+                    if (size == 0) size = 4; // 最小4字节
+
+                    local_var_offset += size;
+                    unsigned alloca_vreg = isel->getVReg(alloca);
+                    // 局部变量使用相对于s0的负向偏移
+                    frame_info.alloca_offsets[alloca_vreg] = -local_var_offset;
+                }
+            }
+        }
+    }
+    
+    // 记录仅由AllocaInst分配的局部变量的总大小
+    frame_info.locals_size = local_var_offset - 16;
+    // 记录局部变量区域分配结束的最终偏移量
+    frame_info.locals_end_offset = -local_var_offset;
+
+    // 在函数入口为所有栈传递的参数插入load指令
+    // 这个步骤至关重要：它在寄存器分配之前，为这些参数的vreg创建了明确的“定义(def)”指令。
+    // 这解决了在高寄存器压力下，当这些vreg被溢出时，`rewriteProgram`找不到其定义点而崩溃的问题。
+    if (F && isel && !mfunc->getBlocks().empty()) {
+        MachineBasicBlock* entry_block = mfunc->getBlocks().front().get();
+        std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> arg_load_instrs;
+        
+        // 步骤 3.1: 生成所有加载栈参数的指令，暂存起来
+        int arg_idx = 0;
+        for (Argument* arg : F->getArguments()) {
+            // 根据ABI，前8个整型/指针参数通过寄存器传递，这里只处理超出部分。
+            if (arg_idx >= 8) {
+                // 计算参数在调用者栈帧中的位置，该位置相对于被调用者的帧指针s0是正向偏移。
+                // 第9个参数(arg_idx=8)位于 0(s0)，第10个(arg_idx=9)位于 8(s0)，以此类推。
+                int offset = (arg_idx - 8) * 8; 
+                unsigned arg_vreg = isel->getVReg(arg);
+                Type* arg_type = arg->getType();
+
+                // 根据参数类型选择正确的加载指令
+                RVOpcodes load_op;
+                if (arg_type->isFloat()) {
+                    load_op = RVOpcodes::FLW; // 单精度浮点
+                } else if (arg_type->isPointer()) {
+                    load_op = RVOpcodes::LD;  // 64位指针
+                } else {
+                    load_op = RVOpcodes::LW;  // 32位整数
+                }
+                
+                // 创建加载指令: lw/ld/flw vreg, offset(s0)
+                auto load_instr = std::make_unique<MachineInstr>(load_op);
+                load_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(arg_vreg));
+                load_instr->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
+                    std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0), // 基址为帧指针
+                    std::make_unique<ImmOperand>(offset)
+                ));
+                arg_load_instrs.push_back(std::move(load_instr));
+            }
+            arg_idx++;
+        }
+        
+        //仅当有需要加载的栈参数时，才执行插入逻辑
+        if (!arg_load_instrs.empty()) {
+            auto& entry_instrs = entry_block->getInstructions();
+            auto insertion_point = entry_instrs.begin(); // 默认插入点为块的开头
+            auto last_arg_save_it = entry_instrs.end();
+
+            // 步骤 3.2: 寻找一个安全的插入点。
+            // 遍历入口块的指令，找到最后一条保存“寄存器传递参数”的伪指令。
+            // 这样可以确保我们在所有 a0-a7 参数被保存之后，才执行可能覆盖它们的加载指令。
+            for (auto it = entry_instrs.begin(); it != entry_instrs.end(); ++it) {
+                MachineInstr* instr = it->get();
+                // 寻找代表保存参数到栈的伪指令
+                if (instr->getOpcode() == RVOpcodes::FRAME_STORE_W ||
+                    instr->getOpcode() == RVOpcodes::FRAME_STORE_D ||
+                    instr->getOpcode() == RVOpcodes::FRAME_STORE_F) {
+                    
+                    // 检查被保存的值是否是寄存器参数 (arg_no < 8)
+                    auto& operands = instr->getOperands();
+                    if (operands.empty() || operands[0]->getKind() != MachineOperand::KIND_REG) continue;
+                    
+                    unsigned src_vreg = static_cast<RegOperand*>(operands[0].get())->getVRegNum();
+                    Value* ir_value = isel->getVRegValueMap().count(src_vreg) ? isel->getVRegValueMap().at(src_vreg) : nullptr;
+                    
+                    if (auto ir_arg = dynamic_cast<Argument*>(ir_value)) {
+                        if (ir_arg->getIndex() < 8) {
+                            last_arg_save_it = it; // 找到了一个保存寄存器参数的指令，更新位置
+                        }
+                    }
+                }
+            }
+
+            // 如果找到了这样的保存指令，我们的插入点就在它之后
+            if (last_arg_save_it != entry_instrs.end()) {
+                insertion_point = std::next(last_arg_save_it);
+            }
+
+            // 步骤 3.3: 在计算出的安全位置，一次性插入所有新创建的参数加载指令
+            entry_instrs.insert(insertion_point,
+                                std::make_move_iterator(arg_load_instrs.begin()),
+                                std::make_move_iterator(arg_load_instrs.end()));
+        }
+    }
+
+    // 4. 遍历所有机器指令，将访问局部变量的伪指令展开为真实指令
+    for (auto& mbb : mfunc->getBlocks()) {
+        std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> new_instructions;
+        for (auto& instr_ptr : mbb->getInstructions()) {
+            RVOpcodes opcode = instr_ptr->getOpcode();
+
+            if (opcode == RVOpcodes::FRAME_LOAD_W || opcode == RVOpcodes::FRAME_LOAD_D || opcode == RVOpcodes::FRAME_LOAD_F) {
+                RVOpcodes real_load_op;
+                if (opcode == RVOpcodes::FRAME_LOAD_W) real_load_op = RVOpcodes::LW;
+                else if (opcode == RVOpcodes::FRAME_LOAD_D) real_load_op = RVOpcodes::LD;
+                else real_load_op = RVOpcodes::FLW;
+
+                auto& operands = instr_ptr->getOperands();
+                unsigned dest_vreg = static_cast<RegOperand*>(operands[0].get())->getVRegNum();
+                unsigned alloca_vreg = static_cast<RegOperand*>(operands[1].get())->getVRegNum();
+                int offset = frame_info.alloca_offsets.at(alloca_vreg);
+                auto addr_vreg = isel->getNewVReg(Type::getPointerType(Type::getIntType()));
+
+                // 展开为: addi addr_vreg, s0, offset
+                auto addi = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDI);
+                addi->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(addr_vreg));
+                addi->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0));
+                addi->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(offset));
+                new_instructions.push_back(std::move(addi));
+
+                // 展开为: lw/ld/flw dest_vreg, 0(addr_vreg)
+                auto load_instr = std::make_unique<MachineInstr>(real_load_op);
+                load_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_vreg));
+                load_instr->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
+                    std::make_unique<RegOperand>(addr_vreg),
+                    std::make_unique<ImmOperand>(0)));
+                new_instructions.push_back(std::move(load_instr));
+
+            } else if (opcode == RVOpcodes::FRAME_STORE_W || opcode == RVOpcodes::FRAME_STORE_D || opcode == RVOpcodes::FRAME_STORE_F) {
+                RVOpcodes real_store_op;
+                if (opcode == RVOpcodes::FRAME_STORE_W) real_store_op = RVOpcodes::SW;
+                else if (opcode == RVOpcodes::FRAME_STORE_D) real_store_op = RVOpcodes::SD;
+                else real_store_op = RVOpcodes::FSW;
+
+                auto& operands = instr_ptr->getOperands();
+                unsigned src_vreg = static_cast<RegOperand*>(operands[0].get())->getVRegNum();
+                unsigned alloca_vreg = static_cast<RegOperand*>(operands[1].get())->getVRegNum();
+                int offset = frame_info.alloca_offsets.at(alloca_vreg);
+                auto addr_vreg = isel->getNewVReg(Type::getPointerType(Type::getIntType()));
+                
+                // 展开为: addi addr_vreg, s0, offset
+                auto addi = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDI);
+                addi->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(addr_vreg));
+                addi->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0));
+                addi->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(offset));
+                new_instructions.push_back(std::move(addi));
+
+                // 展开为: sw/sd/fsw src_vreg, 0(addr_vreg)
+                auto store_instr = std::make_unique<MachineInstr>(real_store_op);
+                store_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(src_vreg));
+                store_instr->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
+                    std::make_unique<RegOperand>(addr_vreg),
+                    std::make_unique<ImmOperand>(0)));
+                new_instructions.push_back(std::move(store_instr));
+
+            } else if (instr_ptr->getOpcode() == RVOpcodes::FRAME_ADDR) { 
+                auto& operands = instr_ptr->getOperands();
+                unsigned dest_vreg = static_cast<RegOperand*>(operands[0].get())->getVRegNum();
+                unsigned alloca_vreg = static_cast<RegOperand*>(operands[1].get())->getVRegNum();
+                int offset = frame_info.alloca_offsets.at(alloca_vreg);
+
+                // 将 `frame_addr rd, rs` 展开为 `addi rd, s0, offset`
+                auto addi = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDI);
+                addi->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_vreg));
+                addi->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0));
+                addi->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(offset));
+                new_instructions.push_back(std::move(addi));
+
+            } else {
+                new_instructions.push_back(std::move(instr_ptr));
+            }
+        }
+        mbb->getInstructions() = std::move(new_instructions);
+    }
+}
+
+} // namespace sysy

src/backend/RISCv64/Handler/PrologueEpilogueInsertion.cpp

@@ -1,17 +1,22 @@
 #include "PrologueEpilogueInsertion.h"
+#include "RISCv64LLIR.h" // 假设包含了 PhysicalReg, RVOpcodes 等定义
 #include "RISCv64ISel.h"
-#include "RISCv64RegAlloc.h" // 需要访问RegAlloc的结果
 #include <algorithm>
+#include <vector>
+#include <set>
 
 namespace sysy {
 
 char PrologueEpilogueInsertionPass::ID = 0;
 
 void PrologueEpilogueInsertionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc) {
+    StackFrameInfo& frame_info = mfunc->getFrameInfo();
+    Function* F = mfunc->getFunc();
+    RISCv64ISel* isel = mfunc->getISel();
+    
+    // 1. 清理 KEEPALIVE 伪指令
     for (auto& mbb : mfunc->getBlocks()) {
         auto& instrs = mbb->getInstructions();
-        
-        // 使用标准的 Erase-Remove Idiom 来删除满足条件的元素
         instrs.erase(
             std::remove_if(instrs.begin(), instrs.end(),
                 [](const std::unique_ptr<MachineInstr>& instr) {
@@ -22,39 +27,59 @@ void PrologueEpilogueInsertionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc)
         );
     }
     
-    StackFrameInfo& frame_info = mfunc->getFrameInfo();
-    Function* F = mfunc->getFunc();
-    RISCv64ISel* isel = mfunc->getISel();
-    
-    // [关键] 获取寄存器分配的结果 (vreg -> preg 的映射)
-    // RegAlloc Pass 必须已经运行过
+    // 2. 确定需要保存的被调用者保存寄存器 (callee-saved)
     auto& vreg_to_preg_map = frame_info.vreg_to_preg_map;
+    std::set<PhysicalReg> used_callee_saved_regs_set;
+    const auto& callee_saved_int = getCalleeSavedIntRegs();
+    const auto& callee_saved_fp = getCalleeSavedFpRegs();
 
-    // 完全遵循 AsmPrinter 中的计算逻辑
+    for (const auto& pair : vreg_to_preg_map) {
+        PhysicalReg preg = pair.second;
+        bool is_int_cs = std::find(callee_saved_int.begin(), callee_saved_int.end(), preg) != callee_saved_int.end();
+        bool is_fp_cs = std::find(callee_saved_fp.begin(), callee_saved_fp.end(), preg) != callee_saved_fp.end();
+        if ((is_int_cs && preg != PhysicalReg::S0) || is_fp_cs) {
+            used_callee_saved_regs_set.insert(preg);
+        }
+    }
+    frame_info.callee_saved_regs_to_store.assign(
+        used_callee_saved_regs_set.begin(), used_callee_saved_regs_set.end()
+    );
+    std::sort(frame_info.callee_saved_regs_to_store.begin(), frame_info.callee_saved_regs_to_store.end());
+    frame_info.callee_saved_size = frame_info.callee_saved_regs_to_store.size() * 8;
+
+    // 3. 计算最终的栈帧总大小，包含栈溢出保护
     int total_stack_size = frame_info.locals_size + 
                            frame_info.spill_size + 
                            frame_info.callee_saved_size + 
-                           16; // 为 ra 和 s0 固定的16字节
+                           16;
     
+    // 栈溢出保护：增加最大栈帧大小以容纳大型数组
+    const int MAX_STACK_FRAME_SIZE = 8192; // 8KB to handle large arrays like 256*4*2 = 2048 bytes
+    if (total_stack_size > MAX_STACK_FRAME_SIZE) {
+        // 如果仍然超过限制，尝试优化对齐方式
+        std::cerr << "Warning: Stack frame size " << total_stack_size 
+                  << " exceeds recommended limit " << MAX_STACK_FRAME_SIZE << " for function " 
+                  << mfunc->getName() << std::endl;
+    }
+    
+    // 优化：减少对齐开销，使用16字节对齐而非更大的对齐
     int aligned_stack_size = (total_stack_size + 15) & ~15;
     frame_info.total_size = aligned_stack_size;
 
-    // 只有在需要分配栈空间时才生成指令
     if (aligned_stack_size > 0) {
-        // --- 1. 插入序言 ---
+        // --- 4. 插入完整的序言 ---
         MachineBasicBlock* entry_block = mfunc->getBlocks().front().get();
         auto& entry_instrs = entry_block->getInstructions();
-
         std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> prologue_instrs;
 
-        // 1. addi sp, sp, -aligned_stack_size
+        // 4.1. 分配栈帧
         auto alloc_stack = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDI);
         alloc_stack->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::SP));
         alloc_stack->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::SP));
         alloc_stack->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(-aligned_stack_size));
         prologue_instrs.push_back(std::move(alloc_stack));
 
-        // 2. sd ra, (aligned_stack_size - 8)(sp)
+        // 4.2. 保存 ra 和 s0
         auto save_ra = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::SD);
         save_ra->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::RA));
         save_ra->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
@@ -62,8 +87,6 @@ void PrologueEpilogueInsertionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc)
             std::make_unique<ImmOperand>(aligned_stack_size - 8)
         ));
         prologue_instrs.push_back(std::move(save_ra));
-
-        // 3. sd s0, (aligned_stack_size - 16)(sp)
         auto save_fp = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::SD);
         save_fp->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0));
         save_fp->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
@@ -72,66 +95,55 @@ void PrologueEpilogueInsertionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc)
         ));
         prologue_instrs.push_back(std::move(save_fp));
         
-        // 4. addi s0, sp, aligned_stack_size
+        // 4.3. 设置新的帧指针 s0
         auto set_fp = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDI);
         set_fp->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0));
         set_fp->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::SP));
         set_fp->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(aligned_stack_size));
         prologue_instrs.push_back(std::move(set_fp));
-
-        // --- 在s0设置完毕后，使用物理寄存器加载栈参数 ---
-        if (F && isel) {
-            int arg_idx = 0;
-            for (Argument* arg : F->getArguments()) {
-                if (arg_idx >= 8) {
-                    unsigned vreg = isel->getVReg(arg);
-                    
-                    if (frame_info.alloca_offsets.count(vreg) && vreg_to_preg_map.count(vreg)) {
-                        int offset = frame_info.alloca_offsets.at(vreg);
-                        PhysicalReg dest_preg = vreg_to_preg_map.at(vreg);
-                        Type* arg_type = arg->getType();
-
-                        if (arg_type->isFloat()) {
-                            auto load_arg = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::FLW);
-                            load_arg->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_preg));
-                            load_arg->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
-                                std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0),
-                                std::make_unique<ImmOperand>(offset)
-                            ));
-                            prologue_instrs.push_back(std::move(load_arg));
-                        } else {
-                            RVOpcodes load_op = arg_type->isPointer() ? RVOpcodes::LD : RVOpcodes::LW;
-                            auto load_arg = std::make_unique<MachineInstr>(load_op);
-                            load_arg->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_preg));
-                            load_arg->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
-                                std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0),
-                                std::make_unique<ImmOperand>(offset)
-                            ));
-                            prologue_instrs.push_back(std::move(load_arg));
-                        }
-                    }
-                }
-                arg_idx++;
-            }
-        }
         
-        // 确定插入点
-        auto insert_pos = entry_instrs.begin();
-        
-        // 一次性将所有序言指令插入
-        if (!prologue_instrs.empty()) {
-            entry_instrs.insert(insert_pos, 
-                                std::make_move_iterator(prologue_instrs.begin()),
-                                std::make_move_iterator(prologue_instrs.end()));
+        // 4.4. 保存所有使用到的被调用者保存寄存器
+        int next_available_offset = -(16 + frame_info.locals_size + frame_info.spill_size);
+        for (const auto& reg : frame_info.callee_saved_regs_to_store) {
+            // 改为“先更新，后使用”逻辑
+            next_available_offset -= 8; // 先为当前寄存器分配下一个可用槽位
+            RVOpcodes store_op = isFPR(reg) ? RVOpcodes::FSD : RVOpcodes::SD;
+            auto save_cs_reg = std::make_unique<MachineInstr>(store_op);
+            save_cs_reg->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(reg));
+            save_cs_reg->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
+                std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0),
+                std::make_unique<ImmOperand>(next_available_offset) // 使用新计算出的正确偏移
+            ));
+            prologue_instrs.push_back(std::move(save_cs_reg));
+            // 不再需要在循环末尾递减
         }
 
-        // --- 2. 插入尾声 (此部分逻辑保持不变) ---
+        // 4.5. 将所有生成的序言指令一次性插入到函数入口
+        entry_instrs.insert(entry_instrs.begin(), 
+                            std::make_move_iterator(prologue_instrs.begin()),
+                            std::make_move_iterator(prologue_instrs.end()));
+
+        // --- 5. 插入完整的尾声 ---
         for (auto& mbb : mfunc->getBlocks()) {
             for (auto it = mbb->getInstructions().begin(); it != mbb->getInstructions().end(); ++it) {
                 if ((*it)->getOpcode() == RVOpcodes::RET) {
                     std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> epilogue_instrs;
+                    
+                    // 5.1. 恢复被调用者保存寄存器
+                    int next_available_offset_restore = -(16 + frame_info.locals_size + frame_info.spill_size);
+                    for (const auto& reg : frame_info.callee_saved_regs_to_store) {
+                        next_available_offset_restore -= 8; // 为下一个寄存器准备偏移
+                        RVOpcodes load_op = isFPR(reg) ? RVOpcodes::FLD : RVOpcodes::LD;
+                        auto restore_cs_reg = std::make_unique<MachineInstr>(load_op);
+                        restore_cs_reg->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(reg));
+                        restore_cs_reg->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
+                            std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0),
+                            std::make_unique<ImmOperand>(next_available_offset_restore) // 使用当前偏移
+                        ));
+                        epilogue_instrs.push_back(std::move(restore_cs_reg));
+                    }
 
-                    // 1. ld ra
+                    // 5.2. 恢复 ra 和 s0
                     auto restore_ra = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LD);
                     restore_ra->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::RA));
                     restore_ra->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
@@ -139,8 +151,6 @@ void PrologueEpilogueInsertionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc)
                         std::make_unique<ImmOperand>(aligned_stack_size - 8)
                     ));
                     epilogue_instrs.push_back(std::move(restore_ra));
-
-                    // 2. ld s0
                     auto restore_fp = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LD);
                     restore_fp->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0));
                     restore_fp->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
@@ -149,18 +159,18 @@ void PrologueEpilogueInsertionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction* mfunc)
                     ));
                     epilogue_instrs.push_back(std::move(restore_fp));
 
-                    // 3. addi sp, sp, aligned_stack_size
+                    // 5.3. 释放栈帧
                     auto dealloc_stack = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDI);
                     dealloc_stack->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::SP));
                     dealloc_stack->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::SP));
                     dealloc_stack->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(aligned_stack_size));
                     epilogue_instrs.push_back(std::move(dealloc_stack));
 
-                    if (!epilogue_instrs.empty()) {
-                        mbb->getInstructions().insert(it, 
-                                                    std::make_move_iterator(epilogue_instrs.begin()),
-                                                    std::make_move_iterator(epilogue_instrs.end()));
-                    }
+                    // 将尾声指令插入到 RET 指令之前
+                    mbb->getInstructions().insert(it, 
+                                                  std::make_move_iterator(epilogue_instrs.begin()),
+                                                  std::make_move_iterator(epilogue_instrs.end()));
+                    
                     goto next_block;
                 }
             }

src/backend/RISCv64/Optimize/DivStrengthReduction.cpp

@@ -0,0 +1,282 @@
+#include "DivStrengthReduction.h"
+#include <cmath>
+#include <cstdint>
+
+namespace sysy {
+
+char DivStrengthReduction::ID = 0;
+
+bool DivStrengthReduction::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
+    // This pass works on MachineFunction level, not IR level
+    return false;
+}
+
+void DivStrengthReduction::runOnMachineFunction(MachineFunction *mfunc) {
+    if (!mfunc)
+        return;
+
+    bool debug = false; // Set to true for debugging
+    if (debug)
+        std::cout << "Running DivStrengthReduction optimization..." << std::endl;
+
+    int next_temp_reg = 1000;
+    auto createTempReg = [&]() -> int {
+        return next_temp_reg++;
+    };
+
+    struct MagicInfo {
+        int64_t magic;
+        int shift;
+    };
+    
+    auto computeMagic = [](int64_t d, bool is_32bit) -> MagicInfo {
+        int word_size = is_32bit ? 32 : 64;
+        uint64_t ad = std::abs(d);
+        
+        if (ad == 0) return {0, 0};
+        
+        int l = std::floor(std::log2(ad));
+        if ((ad & (ad - 1)) == 0) { // power of 2
+             l = 0; // special case for power of 2, shift will be calculated differently
+        }
+
+        __int128_t one = 1;
+        __int128_t num;
+        int total_shift;
+
+        if (is_32bit) {
+            total_shift = 31 + l;
+            num = one << total_shift;
+        } else {
+            total_shift = 63 + l;
+            num = one << total_shift;
+        }
+        
+        __int128_t den = ad;
+        int64_t magic = (num / den) + 1;
+        
+        return {magic, total_shift};
+    };
+
+    auto isPowerOfTwo = [](int64_t n) -> bool {
+        return n > 0 && (n & (n - 1)) == 0;
+    };
+
+    auto getPowerOfTwoExponent = [](int64_t n) -> int {
+        if (n <= 0 || (n & (n - 1)) != 0) return -1;
+        int shift = 0;
+        while (n > 1) {
+            n >>= 1;
+            shift++;
+        }
+        return shift;
+    };
+
+    struct InstructionReplacement {
+        size_t index;
+        size_t count_to_erase;
+        std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> newInstrs;
+    };
+    
+    for (auto &mbb_uptr : mfunc->getBlocks()) {
+        auto &mbb = *mbb_uptr;
+        auto &instrs = mbb.getInstructions();
+        std::vector<InstructionReplacement> replacements;
+        
+        for (size_t i = 0; i < instrs.size(); ++i) {
+            auto *instr = instrs[i].get();
+            
+            bool is_32bit = (instr->getOpcode() == RVOpcodes::DIVW);
+            
+            if (instr->getOpcode() != RVOpcodes::DIV && !is_32bit) {
+                continue;
+            }
+            
+            if (instr->getOperands().size() != 3) {
+                continue;
+            }
+            
+            auto *dst_op = instr->getOperands()[0].get();
+            auto *src1_op = instr->getOperands()[1].get();
+            auto *src2_op = instr->getOperands()[2].get();
+
+            int64_t divisor = 0;
+            bool const_divisor_found = false;
+            size_t instructions_to_replace = 1;
+
+            if (src2_op->getKind() == MachineOperand::KIND_IMM) {
+                divisor = static_cast<ImmOperand *>(src2_op)->getValue();
+                const_divisor_found = true;
+            } else if (src2_op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
+                if (i > 0) {
+                    auto *prev_instr = instrs[i - 1].get();
+                    if (prev_instr->getOpcode() == RVOpcodes::LI && prev_instr->getOperands().size() == 2) {
+                        auto *li_dst_op = prev_instr->getOperands()[0].get();
+                        auto *li_imm_op = prev_instr->getOperands()[1].get();
+                        if (li_dst_op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG && li_imm_op->getKind() == MachineOperand::KIND_IMM) {
+                            auto *div_reg_op = static_cast<RegOperand *>(src2_op);
+                            auto *li_dst_reg_op = static_cast<RegOperand *>(li_dst_op);
+                            if (div_reg_op->isVirtual() && li_dst_reg_op->isVirtual() &&
+                                div_reg_op->getVRegNum() == li_dst_reg_op->getVRegNum()) {
+                                divisor = static_cast<ImmOperand *>(li_imm_op)->getValue();
+                                const_divisor_found = true;
+                                instructions_to_replace = 2;
+                            }
+                        }
+                    }
+                }
+            }
+
+            if (!const_divisor_found) {
+                continue;
+            }
+            
+            auto *dst_reg = static_cast<RegOperand *>(dst_op);
+            auto *src1_reg = static_cast<RegOperand *>(src1_op);
+            
+            if (divisor == 0) continue;
+            
+            std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> newInstrs;
+            
+            if (divisor == 1) {
+                auto moveInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::ADDW : RVOpcodes::ADD);
+                moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*dst_reg));
+                moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*src1_reg));
+                moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::ZERO));
+                newInstrs.push_back(std::move(moveInstr));
+            }
+            else if (divisor == -1) {
+                auto negInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::SUBW : RVOpcodes::SUB);
+                negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*dst_reg));
+                negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::ZERO));
+                negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*src1_reg));
+                newInstrs.push_back(std::move(negInstr));
+            }
+            else if (isPowerOfTwo(std::abs(divisor))) {
+                int shift = getPowerOfTwoExponent(std::abs(divisor));
+                int temp_reg = createTempReg();
+                
+                auto sraSignInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::SRAIW : RVOpcodes::SRAI);
+                sraSignInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                sraSignInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*src1_reg));
+                sraSignInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(is_32bit ? 31 : 63));
+                newInstrs.push_back(std::move(sraSignInstr));
+                
+                auto srlInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::SRLIW : RVOpcodes::SRLI);
+                srlInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                srlInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                srlInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>((is_32bit ? 32 : 64) - shift));
+                newInstrs.push_back(std::move(srlInstr));
+                
+                auto addInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::ADDW : RVOpcodes::ADD);
+                addInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                addInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*src1_reg));
+                addInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                newInstrs.push_back(std::move(addInstr));
+                
+                auto sraInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::SRAIW : RVOpcodes::SRAI);
+                sraInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                sraInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                sraInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(shift));
+                newInstrs.push_back(std::move(sraInstr));
+
+                if (divisor < 0) {
+                    auto negInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::SUBW : RVOpcodes::SUB);
+                    negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*dst_reg));
+                    negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::ZERO));
+                    negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                    newInstrs.push_back(std::move(negInstr));
+                } else {
+                    auto moveInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::ADDW : RVOpcodes::ADD);
+                    moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*dst_reg));
+                    moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                    moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::ZERO));
+                    newInstrs.push_back(std::move(moveInstr));
+                }
+            }
+            else {
+                auto magic_info = computeMagic(divisor, is_32bit);
+                int magic_reg = createTempReg();
+                int temp_reg = createTempReg();
+
+                auto loadInstr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
+                loadInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(magic_reg));
+                loadInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(magic_info.magic));
+                newInstrs.push_back(std::move(loadInstr));
+
+                if (is_32bit) {
+                    auto mulInstr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MUL);
+                    mulInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                    mulInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*src1_reg));
+                    mulInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(magic_reg));
+                    newInstrs.push_back(std::move(mulInstr));
+
+                    auto sraInstr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::SRAI);
+                    sraInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                    sraInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                    sraInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(magic_info.shift));
+                    newInstrs.push_back(std::move(sraInstr));
+                } else {
+                    auto mulhInstr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MULH);
+                    mulhInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                    mulhInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*src1_reg));
+                    mulhInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(magic_reg));
+                    newInstrs.push_back(std::move(mulhInstr));
+                    
+                    int post_shift = magic_info.shift - 63;
+                    if (post_shift > 0) {
+                        auto sraInstr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::SRAI);
+                        sraInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                        sraInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                        sraInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(post_shift));
+                        newInstrs.push_back(std::move(sraInstr));
+                    }
+                }
+                
+                int sign_reg = createTempReg();
+                auto sraSignInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::SRAIW : RVOpcodes::SRAI);
+                sraSignInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(sign_reg));
+                sraSignInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*src1_reg));
+                sraSignInstr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(is_32bit ? 31 : 63));
+                newInstrs.push_back(std::move(sraSignInstr));
+
+                auto subInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::SUBW : RVOpcodes::SUB);
+                subInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                subInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                subInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(sign_reg));
+                newInstrs.push_back(std::move(subInstr));
+
+                if (divisor < 0) {
+                    auto negInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::SUBW : RVOpcodes::SUB);
+                    negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*dst_reg));
+                    negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::ZERO));
+                    negInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                    newInstrs.push_back(std::move(negInstr));
+                } else {
+                    auto moveInstr = std::make_unique<MachineInstr>(is_32bit ? RVOpcodes::ADDW : RVOpcodes::ADD);
+                    moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(*dst_reg));
+                    moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_reg));
+                    moveInstr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::ZERO));
+                    newInstrs.push_back(std::move(moveInstr));
+                }
+            }
+            
+            if (!newInstrs.empty()) {
+                size_t start_index = i;
+                if (instructions_to_replace == 2) {
+                    start_index = i - 1;
+                }
+                replacements.push_back({start_index, instructions_to_replace, std::move(newInstrs)});
+            }
+        }
+        
+        for (auto it = replacements.rbegin(); it != replacements.rend(); ++it) {
+            instrs.erase(instrs.begin() + it->index, instrs.begin() + it->index + it->count_to_erase);
+            instrs.insert(instrs.begin() + it->index, 
+                         std::make_move_iterator(it->newInstrs.begin()),
+                         std::make_move_iterator(it->newInstrs.end()));
+        }
+    }
+}
+
+} // namespace sysy

src/backend/RISCv64/RISCv64AsmPrinter.cpp

@@ -1,7 +1,8 @@
 #include "RISCv64AsmPrinter.h"
 #include "RISCv64ISel.h"
 #include <stdexcept>
-
+#include <sstream>
+#include <iostream>
 namespace sysy {
 
 // 检查是否为内存加载/存储指令，以处理特殊的打印格式
@@ -60,7 +61,7 @@ void RISCv64AsmPrinter::printInstruction(MachineInstr* instr, bool debug) {
         case RVOpcodes::ADD:   *OS << "add ";   break; case RVOpcodes::ADDI:  *OS << "addi ";  break;
         case RVOpcodes::ADDW:  *OS << "addw ";  break; case RVOpcodes::ADDIW: *OS << "addiw "; break;
         case RVOpcodes::SUB:   *OS << "sub ";   break; case RVOpcodes::SUBW:  *OS << "subw ";  break;
-        case RVOpcodes::MUL:   *OS << "mul ";   break; case RVOpcodes::MULW:  *OS << "mulw ";  break;
+        case RVOpcodes::MUL:   *OS << "mul ";   break; case RVOpcodes::MULW:  *OS << "mulw ";  break; case RVOpcodes::MULH:  *OS << "mulh ";  break;
         case RVOpcodes::DIV:   *OS << "div ";   break; case RVOpcodes::DIVW:  *OS << "divw ";  break;
         case RVOpcodes::REM:   *OS << "rem ";   break; case RVOpcodes::REMW:  *OS << "remw ";  break;
         case RVOpcodes::XOR:   *OS << "xor ";   break; case RVOpcodes::XORI:  *OS << "xori ";  break;
@@ -104,7 +105,7 @@ void RISCv64AsmPrinter::printInstruction(MachineInstr* instr, bool debug) {
         case RVOpcodes::FMV_S:    *OS << "fmv.s ";    break;
         case RVOpcodes::FMV_W_X:  *OS << "fmv.w.x ";  break;
         case RVOpcodes::FMV_X_W:  *OS << "fmv.x.w ";  break;
-        case RVOpcodes::CALL: { // [核心修改] 为CALL指令添加特殊处理逻辑
+        case RVOpcodes::CALL: { // 为CALL指令添加特殊处理逻辑
             *OS << "call ";
             // 遍历所有操作数，只寻找并打印函数名标签
             for (const auto& op : instr->getOperands()) {
@@ -236,4 +237,30 @@ std::string RISCv64AsmPrinter::regToString(PhysicalReg reg) {
     }
 }
 
+std::string RISCv64AsmPrinter::formatInstr(const MachineInstr* instr) {
+    if (!instr) return "(null instr)";
+    
+    // 使用 stringstream 作为临时的输出目标
+    std::stringstream ss;
+    
+    // 关键: 临时将类成员 'OS' 指向我们的 stringstream
+    std::ostream* old_os = this->OS;
+    this->OS = &ss;
+    
+    // 修正: 调用正确的内部打印函数 printMachineInstr
+    printInstruction(const_cast<MachineInstr*>(instr), false);
+    
+    // 恢复旧的 ostream 指针
+    this->OS = old_os;
+    
+    // 获取stringstream的内容并做一些清理
+    std::string result = ss.str();
+    size_t endpos = result.find_last_not_of(" \t\n\r");
+    if (std::string::npos != endpos) {
+        result = result.substr(0, endpos + 1);
+    }
+    
+    return result;
+}
+
 } // namespace sysy

src/backend/RISCv64/RISCv64Backend.cpp

@@ -12,6 +12,39 @@ std::string RISCv64CodeGen::code_gen() {
     return module_gen();
 }
 
+unsigned RISCv64CodeGen::getTypeSizeInBytes(Type* type) {
+    if (!type) {
+        assert(false && "Cannot get size of a null type.");
+        return 0;
+    }
+
+    switch (type->getKind()) {
+        // 对于SysY语言，基本类型int和float都占用4字节
+        case Type::kInt:
+        case Type::kFloat:
+            return 4;
+
+        // 指针类型在RISC-V 64位架构下占用8字节
+        // 虽然SysY没有'int*'语法，但数组变量在IR层面本身就是指针类型
+        case Type::kPointer:
+            return 8;
+
+        // 数组类型的总大小 = 元素数量 * 单个元素的大小
+        case Type::kArray: {
+            auto arrayType = type->as<ArrayType>();
+            // 递归调用以计算元素大小
+            return arrayType->getNumElements() * getTypeSizeInBytes(arrayType->getElementType());
+        }
+
+        // 其他类型，如Void, Label等不占用栈空间，或者不应该出现在这里
+        default:
+            // 如果遇到未处理的类型，触发断言，方便调试
+            // assert(false && "Unsupported type for size calculation.");
+            return 0; // 对于像Label或Void这样的类型，返回0是合理的
+    }
+}
+
+
 void printInitializer(std::stringstream& ss, const ValueCounter& init_values) {
     for (size_t i = 0; i < init_values.getValues().size(); ++i) {
         auto val = init_values.getValues()[i];
@@ -39,18 +72,36 @@ std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
 
     for (const auto& global_ptr : module->getGlobals()) {
         GlobalValue* global = global_ptr.get();
+        
+        // 使用更健壮的逻辑来判断是否为大型零初始化数组
+        bool is_all_zeros = true;
         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;
-        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;
+        // 检查初始化值是否全部为0
+        if (init_values.getValues().empty()) {
+            // 如果 ValueCounter 为空，GlobalValue 的构造函数会确保它是零初始化的
+            is_all_zeros = true;
+        } else {
+            for (auto val : init_values.getValues()) {
+                if (auto const_val = dynamic_cast<ConstantValue*>(val)) {
+                    if (!const_val->isZero()) {
+                        is_all_zeros = false;
+                        break;
+                    }
+                } else {
+                    // 如果初始值包含非常量（例如，另一个全局变量的地址），则不认为是纯零初始化
+                    is_all_zeros = false;
+                    break;
                 }
             }
         }
 
+        // 使用 getTypeSizeInBytes 检查总大小是否超过阈值 (16个整数 = 64字节)
+        Type* allocated_type = global->getType()->as<PointerType>()->getBaseType();
+        unsigned total_size = getTypeSizeInBytes(allocated_type);
+        
+        bool is_large_zero_array = is_all_zeros && (total_size > 64);
+
         if (is_large_zero_array) {
             bss_globals.push_back(global);
         } else {
@@ -58,12 +109,12 @@ std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
         }
     }
 
-    // --- 步骤2：生成 .bss 段的代码 (这部分不变) ---
+    // --- 步骤2：生成 .bss 段的代码 ---
     if (!bss_globals.empty()) {
         ss << ".bss\n";
         for (GlobalValue* global : bss_globals) {
-            unsigned count = global->getInitValues().getNumbers()[0];
-            unsigned total_size = count * 4; // 假设元素都是4字节
+            Type* allocated_type = global->getType()->as<PointerType>()->getBaseType();
+            unsigned total_size = getTypeSizeInBytes(allocated_type);
 
             ss << "    .align 3\n";
             ss << ".globl " << global->getName() << "\n";
@@ -74,33 +125,67 @@ std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
         }
     }
     
-    // --- [修改] 步骤3：生成 .data 段的代码 ---
-    // 我们需要检查 data_globals 和 常量列表是否都为空
+    // --- 步骤3：生成 .data 段的代码 ---
     if (!data_globals.empty() || !module->getConsts().empty()) {
         ss << ".data\n";
 
-        // a. 先处理普通的全局变量 (GlobalValue)
+        // a. 处理普通的全局变量 (GlobalValue)
         for (GlobalValue* global : data_globals) {
+            Type* allocated_type = global->getType()->as<PointerType>()->getBaseType();
+            unsigned total_size = getTypeSizeInBytes(allocated_type);
+            
+            ss << "    .align 3\n";
             ss << ".globl " << global->getName() << "\n";
+            ss << ".type " << global->getName() << ", @object\n";
+            ss << ".size " << global->getName() << ", " << total_size << "\n";
             ss << global->getName() << ":\n";
-            printInitializer(ss, global->getInitValues());
+            bool is_all_zeros = true;
+            const auto& init_values = global->getInitValues();
+            if (init_values.getValues().empty()) {
+                is_all_zeros = true;
+            } else {
+                for (auto val : init_values.getValues()) {
+                    if (auto const_val = dynamic_cast<ConstantValue*>(val)) {
+                        if (!const_val->isZero()) {
+                            is_all_zeros = false;
+                            break;
+                        }
+                    } else {
+                        is_all_zeros = false;
+                        break;
+                    }
+                }
+            }
+            if (is_all_zeros) {
+                ss << "    .zero " << total_size << "\n";
+            } else {
+                // 对于有非零初始值的变量，保持原有的打印逻辑。
+                printInitializer(ss, global->getInitValues());
+            }
         }
 
-        // b. [新增] 再处理全局常量 (ConstantVariable)
+        // b. 处理全局常量 (ConstantVariable)
         for (const auto& const_ptr : module->getConsts()) {
             ConstantVariable* cnst = const_ptr.get();
+            Type* allocated_type = cnst->getType()->as<PointerType>()->getBaseType();
+            unsigned total_size = getTypeSizeInBytes(allocated_type);
+
+            ss << "    .align 3\n";
             ss << ".globl " << cnst->getName() << "\n";
+            ss << ".type " << cnst->getName() << ", @object\n";
+            ss << ".size " << cnst->getName() << ", " << total_size << "\n";
             ss << cnst->getName() << ":\n";
             printInitializer(ss, cnst->getInitValues());
         }
     }
 
-    // --- 处理函数 (.text段) 的逻辑保持不变 ---
+    // --- 步骤4：处理函数 (.text段) 的逻辑 ---
     if (!module->getFunctions().empty()) {
         ss << ".text\n";
         for (const auto& func_pair : module->getFunctions()) {
-            if (func_pair.second.get()) {
+            if (func_pair.second.get() && !func_pair.second->getBasicBlocks().empty()) {
                 ss << function_gen(func_pair.second.get());
+                if (DEBUG) std::cerr << "Function: " << func_pair.first << " generated.\n";
             }
         }
     }
@@ -111,15 +196,43 @@ 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)
+    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 ss1;
-    RISCv64AsmPrinter printer1(mfunc.get());
-    printer1.run(ss1, true);
+    std::stringstream ss_after_isel;
+    RISCv64AsmPrinter printer_isel(mfunc.get());
+    printer_isel.run(ss_after_isel, true);
+    if (DEBUG) {
+        std::cout << ss_after_isel.str();
+    }
+    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());
 
-    // 阶段 2: 指令调度 (Instruction Scheduling)
+    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());
 
@@ -127,10 +240,20 @@ std::string RISCv64CodeGen::function_gen(Function* func) {
     RISCv64RegAlloc reg_alloc(mfunc.get());
     reg_alloc.run();
 
+    if (DEBUG) {
+        std::cerr << "====== stack info after reg alloc ======\n";
+        mfunc->dumpStackFrameInfo(std::cerr);
+    }
+
     // 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());
@@ -143,7 +266,7 @@ std::string RISCv64CodeGen::function_gen(Function* func) {
     PrologueEpilogueInsertionPass pei_pass;
     pei_pass.runOnMachineFunction(mfunc.get());
 
-    // 阶段 3.3: 清理产生的大立即数
+    // 阶段 3.3: 大立即数合法化
     LegalizeImmediatesPass legalizer;
     legalizer.runOnMachineFunction(mfunc.get());
 
@@ -151,8 +274,9 @@ std::string RISCv64CodeGen::function_gen(Function* func) {
     std::stringstream ss;
     RISCv64AsmPrinter printer(mfunc.get());
     printer.run(ss);
-    if (DEBUG) ss << "\n" << ss1.str(); // 将指令选择阶段的结果也包含在最终输出中
+
     return ss.str();
+    
 }
 
 } // namespace sysy

src/backend/RISCv64/RISCv64ISel.cpp

@@ -1,9 +1,10 @@
 #include "RISCv64ISel.h"
+#include "IR.h"  // For GlobalValue
 #include <stdexcept>
 #include <set>
 #include <functional>
-#include <cmath> // For std::fabs
-#include <limits> // For std::numeric_limits
+#include <cmath>
+#include <limits>
 #include <iostream>
 
 namespace sysy {
@@ -167,33 +168,6 @@ void RISCv64ISel::selectBasicBlock(BasicBlock* bb) {
             select_recursive(node_to_select);
         }
     }
-
-    if (CurMBB == MFunc->getBlocks().front().get()) { // 只对入口块操作
-        auto keepalive = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::PSEUDO_KEEPALIVE);
-        for (Argument* arg : F->getArguments()) {
-            keepalive->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(getVReg(arg)));
-        }
-
-        auto& instrs = CurMBB->getInstructions();
-        auto insert_pos = instrs.end();
-
-        // 关键：检查基本块是否以一个“终止指令”结尾
-        if (!instrs.empty()) {
-            RVOpcodes last_op = instrs.back()->getOpcode();
-            // 扩充了判断条件，涵盖所有可能的终止指令
-            if (last_op == RVOpcodes::J || last_op == RVOpcodes::RET ||
-                last_op == RVOpcodes::BEQ || last_op == RVOpcodes::BNE ||
-                last_op == RVOpcodes::BLT || last_op == RVOpcodes::BGE ||
-                last_op == RVOpcodes::BLTU || last_op == RVOpcodes::BGEU)
-            {
-                // 如果是，插入点就在这个终止指令之前
-                insert_pos = std::prev(instrs.end());
-            }
-        }
-        
-        // 在计算出的正确位置插入伪指令
-        instrs.insert(insert_pos, std::move(keepalive));
-    }
 }
 
 // 核心函数：为DAG节点选择并生成MachineInstr (已修复和增强的完整版本)
@@ -209,8 +183,12 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
         case DAGNode::CONSTANT:
         case DAGNode::ALLOCA_ADDR:
             if (node->value) {
-                // 确保它有一个关联的虚拟寄存器即可，不生成代码。
-                getVReg(node->value);
+                // GlobalValue objects (global variables) should not get virtual registers
+                // since they represent memory addresses, not register-allocated values
+                if (dynamic_cast<GlobalValue*>(node->value) == nullptr) {
+                    // 确保它有一个关联的虚拟寄存器即可，不生成代码。
+                    getVReg(node->value);
+                }
             }
             break;
         
@@ -402,7 +380,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                 Value* base = nullptr;
                 Value* offset = nullptr;
 
-                // [修改] 扩展基地址的判断，使其可以识别 AllocaInst 或 GlobalValue
+                // 扩展基地址的判断，使其可以识别 AllocaInst 或 GlobalValue
                 if (dynamic_cast<AllocaInst*>(lhs) || dynamic_cast<GlobalValue*>(lhs)) {
                     base = lhs;
                     offset = rhs;
@@ -421,7 +399,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                         CurMBB->addInstruction(std::move(li));
                     }
                     
-                    // 2. [修改] 根据基地址的类型，生成不同的指令来获取基地址
+                    // 2. 根据基地址的类型，生成不同的指令来获取基地址
                     auto base_addr_vreg = getNewVReg(Type::getIntType()); // 创建一个新的临时vreg来存放基地址
 
                     // 情况一：基地址是局部栈变量
@@ -452,7 +430,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                 }
             }
 
-            // [V2优点] 在BINARY节点内部按需加载常量操作数。
+            // 在BINARY节点内部按需加载常量操作数。
             auto load_val_if_const = [&](Value* val) {
                 if (auto c = dynamic_cast<ConstantValue*>(val)) {
                     if (DEBUG) {
@@ -483,7 +461,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
             auto dest_vreg = getVReg(bin);
             auto lhs_vreg = getVReg(lhs);
 
-            // [V2优点] 融合 ADDIW 优化。
+            // 融合 ADDIW 优化。
             if (rhs_is_imm_opt) {
                 auto rhs_const = dynamic_cast<ConstantValue*>(rhs);
                 auto instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDIW);
@@ -539,6 +517,15 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                     CurMBB->addInstruction(std::move(instr));
                     break;
                 }
+                case Instruction::kSra: {
+                    auto rhs_const = dynamic_cast<ConstantInteger*>(rhs);
+                    auto instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::SRAIW);
+                    instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_vreg));
+                    instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(lhs_vreg));
+                    instr->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(rhs_const->getInt()));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(instr));
+                    break;
+                }
                 case BinaryInst::kICmpEQ: { // 等于 (a == b) -> (subw; seqz)
                     auto sub = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::SUBW);
                     sub->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_vreg));
@@ -758,11 +745,83 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                     CurMBB->addInstruction(std::move(instr));
                     break;
                 }
-                case Instruction::kFtoI: { // 浮点 to 整数
-                    auto instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::FCVT_W_S);
-                    instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_vreg)); // 目标是整数vreg
-                    instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(src_vreg));  // 源是浮点vreg
-                    CurMBB->addInstruction(std::move(instr));
+                case Instruction::kFtoI: { // 浮点 to 整数 (带向下取整)
+                    // 目标：实现 floor(x) 的效果, C/C++中浮点转整数是截断(truncate)
+                    // 对于正数，floor(x) == truncate(x)
+                    // RISC-V的 fcvt.w.s 默认是“四舍五入到偶数”
+                    // 我们需要手动实现截断逻辑
+                    // 逻辑:
+                    //   temp_i = fcvt.w.s(x)  // 四舍五入
+                    //   temp_f = fcvt.s.w(temp_i) // 转回浮点
+                    //   if (x < temp_f) { // 如果原数更小，说明被“五入”了
+                    //     result = temp_i - 1
+                    //   } else {
+                    //     result = temp_i
+                    //   }
+                    
+                    auto temp_i_vreg = getNewVReg(Type::getIntType());
+                    auto temp_f_vreg = getNewVReg(Type::getFloatType());
+                    auto cmp_vreg = getNewVReg(Type::getIntType());
+
+                    // 1. fcvt.w.s temp_i_vreg, src_vreg
+                    auto fcvt_w = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::FCVT_W_S);
+                    fcvt_w->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_i_vreg));
+                    fcvt_w->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(src_vreg));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(fcvt_w));
+
+                    // 2. fcvt.s.w temp_f_vreg, temp_i_vreg
+                    auto fcvt_s = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::FCVT_S_W);
+                    fcvt_s->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_f_vreg));
+                    fcvt_s->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_i_vreg));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(fcvt_s));
+
+                    // 3. flt.s cmp_vreg, src_vreg, temp_f_vreg
+                    auto flt = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::FLT_S);
+                    flt->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(cmp_vreg));
+                    flt->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(src_vreg));
+                    flt->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_f_vreg));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(flt));
+
+                    // 创建标签
+                    int unique_id = this->local_label_counter++;
+                    std::string rounded_up_label = MFunc->getName() + "_ftoi_rounded_up_" + std::to_string(unique_id);
+                    std::string done_label = MFunc->getName() + "_ftoi_done_" + std::to_string(unique_id);
+
+                    // 4. bne cmp_vreg, x0, rounded_up_label
+                    auto bne = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::BNE);
+                    bne->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(cmp_vreg));
+                    bne->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::ZERO));
+                    bne->addOperand(std::make_unique<LabelOperand>(rounded_up_label));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(bne));
+
+                    // 5. else 分支: mv dest_vreg, temp_i_vreg
+                    auto mv = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::MV);
+                    mv->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_vreg));
+                    mv->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_i_vreg));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(mv));
+
+                    // 6. j done_label
+                    auto j = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::J);
+                    j->addOperand(std::make_unique<LabelOperand>(done_label));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(j));
+
+                    // 7. rounded_up_label:
+                    auto label_up = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LABEL);
+                    label_up->addOperand(std::make_unique<LabelOperand>(rounded_up_label));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(label_up));
+
+                    // 8. addiw dest_vreg, temp_i_vreg, -1
+                    auto addi = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::ADDIW);
+                    addi->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_vreg));
+                    addi->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(temp_i_vreg));
+                    addi->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(-1));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(addi));
+
+                    // 9. done_label:
+                    auto label_done = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LABEL);
+                    label_done->addOperand(std::make_unique<LabelOperand>(done_label));
+                    CurMBB->addInstruction(std::move(label_done));
+                    
                     break;
                 }
                 case Instruction::kFNeg: { // 浮点取负
@@ -943,7 +1002,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
             
             // --- 步骤 3: 生成CALL指令 ---
             auto call_instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::CALL);
-            // [协议] 如果函数有返回值，将它的目标虚拟寄存器作为第一个操作数
+            // 如果函数有返回值，将它的目标虚拟寄存器作为第一个操作数
             if (!call->getType()->isVoid()) {
                 unsigned dest_vreg = getVReg(call);
                 call_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(dest_vreg));
@@ -1020,7 +1079,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                 } else {
                     // --- 处理整数/指针返回值 ---
                     // 返回值需要被放入 a0
-                    // [V2优点] 在RETURN节点内加载常量返回值
+                    // 在RETURN节点内加载常量返回值
                     if (auto const_val = dynamic_cast<ConstantValue*>(ret_val)) {
                         auto li_instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
                         li_instr->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::A0));
@@ -1034,7 +1093,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                     }
                 }
             }
-            // [V1设计保留] 函数尾声（epilogue）不由RETURN节点生成，
+            // 函数尾声（epilogue）不由RETURN节点生成，
             // 而是由后续的AsmPrinter或其它Pass统一处理，这是一种常见且有效的模块化设计。
             auto ret_mi = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::RET);
             CurMBB->addInstruction(std::move(ret_mi));
@@ -1048,7 +1107,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
             auto then_bb_name = cond_br->getThenBlock()->getName();
             auto else_bb_name = cond_br->getElseBlock()->getName();
 
-            // [优化] 检查分支条件是否为编译期常量
+            // 检查分支条件是否为编译期常量
             if (auto const_cond = dynamic_cast<ConstantValue*>(condition)) {
                 // 如果条件是常量，直接生成一个无条件跳转J，而不是BNE
                 if (const_cond->getInt() != 0) { // 条件为 true
@@ -1063,7 +1122,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
             } 
             // 如果条件不是常量，则执行标准流程
             else {
-                // [修复] 为条件变量生成加载指令（如果它是常量的话，尽管上面已经处理了）
+                // 为条件变量生成加载指令（如果它是常量的话，尽管上面已经处理了）
                 // 这一步是为了逻辑完整，以防有其他类型的常量没有被捕获
                 if (auto const_val = dynamic_cast<ConstantValue*>(condition)) {
                     auto li = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
@@ -1097,7 +1156,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
     }
 
         case DAGNode::MEMSET: {
-            // [V1设计保留] Memset的核心展开逻辑在虚拟寄存器层面是正确的，无需修改。
+            // Memset的核心展开逻辑在虚拟寄存器层面是正确的，无需修改。
             // 之前的bug是由于其输入（地址、值、大小）的虚拟寄存器未被正确初始化。
             // 在修复了CONSTANT/ALLOCA_ADDR的加载问题后，此处的逻辑现在可以正常工作。
 
@@ -1280,14 +1339,19 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                 if (stride != 0) {
                     // --- 为当前索引和步长生成偏移计算指令 ---
                     auto offset_vreg = getNewVReg();
-                    auto index_vreg = getVReg(indexValue);
-
-                    // 如果索引是常量，先用 LI 指令加载到虚拟寄存器
+                    
+                    // 处理索引 - 区分常量与动态值
+                    unsigned index_vreg;
                     if (auto const_index = dynamic_cast<ConstantValue*>(indexValue)) {
+                        // 对于常量索引，直接创建新的虚拟寄存器
+                        index_vreg = getNewVReg();
                         auto li = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
                         li->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(index_vreg));
                         li->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(const_index->getInt()));
                         CurMBB->addInstruction(std::move(li));
+                    } else {
+                        // 对于动态索引，使用已存在的虚拟寄存器
+                        index_vreg = getVReg(indexValue);
                     }
                     
                     // 优化：如果步长是1，可以直接移动(MV)作为偏移量，无需乘法
@@ -1445,7 +1509,7 @@ std::vector<std::unique_ptr<RISCv64ISel::DAGNode>> RISCv64ISel::build_dag(BasicB
             
             // 依次添加所有索引作为后续的操作数
             for (auto index : gep->getIndices()) {
-                // [修复] 从 Use 对象中获取真正的 Value*
+                // 从 Use 对象中获取真正的 Value*
                 gep_node->operands.push_back(get_operand_node(index->getValue(), value_to_node, nodes_storage));
             }
         } else if (auto load = dynamic_cast<LoadInst*>(inst)) {
@@ -1473,7 +1537,7 @@ std::vector<std::unique_ptr<RISCv64ISel::DAGNode>> RISCv64ISel::build_dag(BasicB
                     }
                 }
             }
-            if (bin->getKind() >= Instruction::kFAdd) { // 假设浮点指令枚举值更大
+            if (bin->isFPBinary()) { // 假设浮点指令枚举值更大
                 auto fbin_node = create_node(DAGNode::FBINARY, bin, value_to_node, nodes_storage);
                 fbin_node->operands.push_back(get_operand_node(bin->getLhs(), value_to_node, nodes_storage));
                 fbin_node->operands.push_back(get_operand_node(bin->getRhs(), value_to_node, nodes_storage));
@@ -1549,7 +1613,7 @@ unsigned RISCv64ISel::getTypeSizeInBytes(Type* type) {
     }
 }
 
-// [新] 打印DAG图以供调试的辅助函数
+// 打印DAG图以供调试的辅助函数
 void RISCv64ISel::print_dag(const std::vector<std::unique_ptr<DAGNode>>& dag, const std::string& bb_name) {
     // 检查是否有DEBUG宏或者全局变量，避免在非调试模式下打印
     // if (!DEBUG) return; 
@@ -1645,4 +1709,8 @@ void RISCv64ISel::print_dag(const std::vector<std::unique_ptr<DAGNode>>& dag, co
     std::cerr << "======================================\n\n";
 }
 
+unsigned int RISCv64ISel::getVRegCounter() const {
+    return vreg_counter;
+}
+
 } // namespace sysy

src/backend/RISCv64/RISCv64LLIR.cpp

@@ -1,6 +1,122 @@
 #include "RISCv64LLIR.h"
 #include <vector>
+#include <iostream> // 用于 std::ostream 和 std::cerr
+#include <string>   // 用于 std::string
 
 namespace sysy {
 
-}
+// 辅助函数：将 PhysicalReg 枚举转换为可读的字符串
+std::string regToString(PhysicalReg reg) {
+    switch (reg) {
+        case PhysicalReg::ZERO: return "x0";  case PhysicalReg::RA: return "ra";
+        case PhysicalReg::SP: return "sp";    case PhysicalReg::GP: return "gp";
+        case PhysicalReg::TP: return "tp";    case PhysicalReg::T0: return "t0";
+        case PhysicalReg::T1: return "t1";    case PhysicalReg::T2: return "t2";
+        case PhysicalReg::S0: return "s0";    case PhysicalReg::S1: return "s1";
+        case PhysicalReg::A0: return "a0";    case PhysicalReg::A1: return "a1";
+        case PhysicalReg::A2: return "a2";    case PhysicalReg::A3: return "a3";
+        case PhysicalReg::A4: return "a4";    case PhysicalReg::A5: return "a5";
+        case PhysicalReg::A6: return "a6";    case PhysicalReg::A7: return "a7";
+        case PhysicalReg::S2: return "s2";    case PhysicalReg::S3: return "s3";
+        case PhysicalReg::S4: return "s4";    case PhysicalReg::S5: return "s5";
+        case PhysicalReg::S6: return "s6";    case PhysicalReg::S7: return "s7";
+        case PhysicalReg::S8: return "s8";    case PhysicalReg::S9: return "s9";
+        case PhysicalReg::S10: return "s10";  case PhysicalReg::S11: return "s11";
+        case PhysicalReg::T3: return "t3";    case PhysicalReg::T4: return "t4";
+        case PhysicalReg::T5: return "t5";    case PhysicalReg::T6: return "t6";
+        case PhysicalReg::F0: return "f0";    case PhysicalReg::F1: return "f1";
+        case PhysicalReg::F2: return "f2";    case PhysicalReg::F3: return "f3";
+        case PhysicalReg::F4: return "f4";    case PhysicalReg::F5: return "f5";
+        case PhysicalReg::F6: return "f6";    case PhysicalReg::F7: return "f7";
+        case PhysicalReg::F8: return "f8";    case PhysicalReg::F9: return "f9";
+        case PhysicalReg::F10: return "f10";  case PhysicalReg::F11: return "f11";
+        case PhysicalReg::F12: return "f12";  case PhysicalReg::F13: return "f13";
+        case PhysicalReg::F14: return "f14";  case PhysicalReg::F15: return "f15";
+        case PhysicalReg::F16: return "f16";  case PhysicalReg::F17: return "f17";
+        case PhysicalReg::F18: return "f18";  case PhysicalReg::F19: return "f19";
+        case PhysicalReg::F20: return "f20";  case PhysicalReg::F21: return "f21";
+        case PhysicalReg::F22: return "f22";  case PhysicalReg::F23: return "f23";
+        case PhysicalReg::F24: return "f24";  case PhysicalReg::F25: return "f25";
+        case PhysicalReg::F26: return "f26";  case PhysicalReg::F27: return "f27";
+        case PhysicalReg::F28: return "f28";  case PhysicalReg::F29: return "f29";
+        case PhysicalReg::F30: return "f30";  case PhysicalReg::F31: return "f31";
+        default: return "UNKNOWN_REG";
+    }
+}
+
+// 打印栈帧信息的完整实现
+void MachineFunction::dumpStackFrameInfo(std::ostream& os) const {
+    const StackFrameInfo& info = frame_info;
+
+    os << "--- Stack Frame Info for function '" << getName() << "' ---\n";
+
+    // 打印尺寸信息
+    os << "  Sizes:\n";
+    os << "    Total Size:          " << info.total_size << " bytes\n";
+    os << "    Locals Size:         " << info.locals_size << " bytes\n";
+    os << "    Spill Size:          " << info.spill_size << " bytes\n";
+    os << "    Callee-Saved Size:   " << info.callee_saved_size << " bytes\n";
+    os << "\n";
+
+    // 打印 Alloca 变量的偏移量
+    os << "  Alloca Offsets (vreg -> offset from FP):\n";
+    if (info.alloca_offsets.empty()) {
+        os << "    (None)\n";
+    } else {
+        for (const auto& pair : info.alloca_offsets) {
+            os << "    %vreg" << pair.first << " -> " << pair.second << "\n";
+        }
+    }
+    os << "\n";
+
+    // 打印溢出变量的偏移量
+    os << "  Spill Offsets (vreg -> offset from FP):\n";
+    if (info.spill_offsets.empty()) {
+        os << "    (None)\n";
+    } else {
+        for (const auto& pair : info.spill_offsets) {
+            os << "    %vreg" << pair.first << " -> " << pair.second << "\n";
+        }
+    }
+    os << "\n";
+
+    // 打印使用的被调用者保存寄存器
+    os << "  Used Callee-Saved Registers:\n";
+    if (info.used_callee_saved_regs.empty()) {
+        os << "    (None)\n";
+    } else {
+        os << "    { ";
+        for (const auto& reg : info.used_callee_saved_regs) {
+            os << regToString(reg) << " ";
+        }
+        os << "}\n";
+    }
+    os << "\n";
+
+    // 打印需要保存/恢复的被调用者保存寄存器 (有序)
+    os << "  Callee-Saved Registers to Store/Restore:\n";
+    if (info.callee_saved_regs_to_store.empty()) {
+        os << "    (None)\n";
+    } else {
+        os << "    [ ";
+        for (const auto& reg : info.callee_saved_regs_to_store) {
+            os << regToString(reg) << " ";
+        }
+        os << "]\n";
+    }
+    os << "\n";
+
+    // 打印最终的寄存器分配结果
+    os << "  Final Register Allocation Map (vreg -> preg):\n";
+    if (info.vreg_to_preg_map.empty()) {
+        os << "    (None)\n";
+    } else {
+        for (const auto& pair : info.vreg_to_preg_map) {
+            os << "    %vreg" << pair.first << " -> " << regToString(pair.second) << "\n";
+        }
+    }
+
+    os << "---------------------------------------------------\n";
+}
+
+}

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

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

src/include/backend/RISCv64/Optimize/DivStrengthReduction.h

@@ -0,0 +1,30 @@
+#ifndef RISCV64_DIV_STRENGTH_REDUCTION_H
+#define RISCV64_DIV_STRENGTH_REDUCTION_H
+
+#include "RISCv64LLIR.h"
+#include "Pass.h"
+
+namespace sysy {
+
+/**
+ * @class DivStrengthReduction
+ * @brief 除法强度削弱优化器
+ * * 将除法运算转换为乘法运算，使用magic number算法
+ * 适用于除数为常数的情况，可以显著提高性能
+ */
+class DivStrengthReduction : public Pass {
+public:
+    static char ID;
+    
+    DivStrengthReduction() : Pass("div-strength-reduction", 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_DIV_STRENGTH_REDUCTION_H

src/include/backend/RISCv64/RISCv64AsmPrinter.h

@@ -20,6 +20,8 @@ public:
     void setStream(std::ostream& os) { OS = &os; }
     // 辅助函数
     std::string regToString(PhysicalReg reg);
+    std::string formatInstr(const MachineInstr *instr);
+
 private:
     // 打印各个部分
     void printBasicBlock(MachineBasicBlock* mbb, bool debug = false);

src/include/backend/RISCv64/RISCv64Backend.h

@@ -22,6 +22,9 @@ private:
     // 函数级代码生成 (实现新的流水线)
     std::string function_gen(Function* func);
 
+    // 私有辅助函数，用于根据类型计算其占用的字节数。
+    unsigned getTypeSizeInBytes(Type* type);
+    
     Module* module;
 };
 

src/include/backend/RISCv64/RISCv64ISel.h

@@ -3,6 +3,12 @@
 
 #include "RISCv64LLIR.h"
 
+// Forward declarations
+namespace sysy {
+    class GlobalValue;
+    class Value;
+}
+
 extern int DEBUG;
 extern int DEEPDEBUG;
 
@@ -17,7 +23,8 @@ 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++; }
-    unsigned getNewVReg(Type* type); 
+    unsigned getNewVReg(Type* type);
+    unsigned getVRegCounter() const; 
     // 获取 vreg_map 的公共接口
     const std::map<Value*, unsigned>& getVRegMap() const { return vreg_map; }
     const std::map<unsigned, Value*>& getVRegValueMap() const { return vreg_to_value_map; }

src/include/backend/RISCv64/RISCv64LLIR.h

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

src/include/backend/RISCv64/RISCv64Passes.h

@@ -8,7 +8,10 @@
 #include "CalleeSavedHandler.h"
 #include "LegalizeImmediates.h"
 #include "PrologueEpilogueInsertion.h"
+#include "EliminateFrameIndices.h"
 #include "Pass.h"
+#include "DivStrengthReduction.h"
+
 
 namespace sysy {
 

src/include/backend/RISCv64/RISCv64RegAlloc.h

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

src/include/midend/IR.h

@@ -20,6 +20,10 @@
 #include <algorithm>
 
 namespace sysy {
+
+// Global cleanup function to release all statically allocated IR objects
+void cleanupIRPools();
+
 /**
  * \defgroup type Types
  * @brief Sysy的类型系统
@@ -83,6 +87,7 @@ class Type {
   auto as() const -> std::enable_if_t<std::is_base_of_v<Type, T>, T *> {
     return dynamic_cast<T *>(const_cast<Type *>(this));
   }
+  virtual void print(std::ostream& os) const;
 };
 
 class PointerType : public Type {
@@ -94,6 +99,9 @@ class PointerType : public Type {
 
  public:
   static PointerType* get(Type *baseType);  ///< 获取指向baseType的Pointer类型
+  
+  // Cleanup method to release all cached pointer types (call at program exit)
+  static void cleanup();
 
  public:
   Type* getBaseType() const { return baseType; }  ///< 获取指向的类型
@@ -111,6 +119,9 @@ class FunctionType : public Type {
  public:
   /// 获取返回值类型为returnType， 形参类型列表为paramTypes的Function类型
   static FunctionType* get(Type *returnType, const std::vector<Type *> &paramTypes = {});
+  
+  // Cleanup method to release all cached function types (call at program exit)
+  static void cleanup();
 
  public:
   Type* getReturnType() const { return returnType; }          ///< 获取返回值类信息
@@ -123,6 +134,9 @@ class ArrayType : public Type {
   // elements：数组的元素类型 (例如，int[3] 的 elementType 是 int)
   // numElements：该维度的大小 (例如，int[3] 的 numElements 是 3)
   static ArrayType *get(Type *elementType, unsigned numElements);
+  
+  // Cleanup method to release all cached array types (call at program exit)
+  static void cleanup();
 
   Type *getElementType() const { return elementType; }
   unsigned getNumElements() const { return numElements; }
@@ -202,9 +216,11 @@ class Use {
 
  public:
   unsigned getIndex() const { return index; }   ///< 返回value在User操作数中的位置
+  void setIndex(int newIndex) { index = newIndex; }  ///< 设置value在User操作数中的位置
   User* getUser() const { return user; }       ///< 返回使用者
   Value* getValue() const { return value; }    ///< 返回被使用的值
   void setValue(Value *newValue) { value = newValue; }  ///< 将被使用的值设置为newValue
+  void print(std::ostream& os) const;
 };
 
 //! The base class of all value types
@@ -229,7 +245,15 @@ class Value {
   std::list<std::shared_ptr<Use>>& getUses() { return uses; }   ///< 获取使用关系列表
   void addUse(const std::shared_ptr<Use> &use) { uses.push_back(use); }  ///< 添加使用关系
   void replaceAllUsesWith(Value *value);  ///< 将原来使用该value的使用者全变为使用给定参数value并修改相应use关系
-  void removeUse(const std::shared_ptr<Use> &use) { uses.remove(use); }  ///< 删除使用关系use
+  void removeUse(const std::shared_ptr<Use> &use) { 
+    assert(use != nullptr && "Use cannot be null");
+    assert(use->getValue() == this && "Use being removed does NOT point to this Value!");
+    auto it = std::find(uses.begin(), uses.end(), use);
+    assert(it != uses.end() && "Use not found in Value's uses");
+    uses.remove(use); 
+  }  ///< 删除使用关系use
+  void removeAllUses();
+  virtual void print(std::ostream& os) const = 0;  ///< 输出值信息到输出流
 };
 
 /**
@@ -356,6 +380,9 @@ public:
 
   // Static factory method to get a canonical ConstantValue from the pool
   static ConstantValue* get(Type* type, ConstantValVariant val);
+  
+  // Cleanup method to release all cached constants (call at program exit)
+  static void cleanup();
 
   // Helper methods to access constant values with appropriate casting
   int getInt() const {
@@ -394,6 +421,7 @@ public:
 
   virtual bool isZero() const = 0;
   virtual bool isOne() const = 0;
+  void print(std::ostream& os) const = 0;
 };
 
 class ConstantInteger : public ConstantValue {
@@ -420,6 +448,7 @@ public:
 
   bool isZero() const override { return constVal == 0; }
   bool isOne() const override { return constVal == 1; }
+  void print(std::ostream& os) const;
 };
 
 class ConstantFloating : public ConstantValue {
@@ -446,6 +475,7 @@ public:
 
   bool isZero() const override { return constFVal == 0.0f; }
   bool isOne() const override { return constFVal == 1.0f; }
+  void print(std::ostream& os) const;
 };
 
 class UndefinedValue : public ConstantValue {
@@ -460,6 +490,9 @@ protected:
 
 public:
   static UndefinedValue* get(Type* type);
+  
+  // Cleanup method to release all cached undefined values (call at program exit)
+  static void cleanup();
 
   size_t hash() const override {
     return std::hash<Type*>{}(getType());
@@ -477,6 +510,7 @@ public:
 
   bool isZero() const override { return false; }
   bool isOne() const override { return false; }
+  void print(std::ostream& os) const;
 };
 
 // --- End of refactored ConstantValue and related classes ---
@@ -514,12 +548,15 @@ public:
   explicit BasicBlock(Function *parent, const std::string &name = "")
       : Value(Type::getLabelType(), name), parent(parent) {}
   ~BasicBlock() override {
-    for (auto pre : predecessors) {
-      pre->removeSuccessor(this);
-    }
-    for (auto suc : successors) {
-      suc->removePredecessor(this);
-    }
+    // for (auto pre : predecessors) {
+    //   pre->removeSuccessor(this);
+    // }
+    // for (auto suc : successors) {
+    //   suc->removePredecessor(this);
+    // }
+    // 这些关系应该在 BasicBlock 被从 Function 中移除时，
+    // 由负责 CFG 优化的 Pass (例如 SCCP 的 RemoveDeadBlock) 显式地清理。
+    // 析构函数只负责清理 BasicBlock 自身拥有的资源（例如，指令列表）。
   }
   
 public:
@@ -573,7 +610,9 @@ public:
     if (iter != predecessors.end()) {
       predecessors.erase(iter);
     } else {
-      assert(false);
+      // 如果没有找到前驱块，可能是因为它已经被移除或不存在
+      // 这可能是一个错误情况，或者是因为在CFG优化过程中已经处理
+      // assert(false && "Predecessor block not found in BasicBlock");
     }
   }
   void removeSuccessor(BasicBlock *block) {
@@ -581,7 +620,9 @@ public:
     if (iter != successors.end()) {
       successors.erase(iter);
     } else {
-      assert(false);
+      // 如果没有找到后继块，可能是因为它已经被移除或不存在
+      // 这可能是一个错误情况，或者是因为在CFG优化过程中已经处理
+      // assert(false && "Successor block not found in BasicBlock");
     }
   }
   void replacePredecessor(BasicBlock *oldBlock, BasicBlock *newBlock) {
@@ -599,7 +640,7 @@ public:
     prev->addSuccessor(next);
     next->addPredecessor(prev);
   }
-  void removeInst(iterator pos) { instructions.erase(pos); }
+  iterator removeInst(iterator pos) { return instructions.erase(pos); }
   void removeInst(Instruction *inst) {
     auto pos = std::find_if(instructions.begin(), instructions.end(),
                             [inst](const std::unique_ptr<Instruction> &i) { return i.get() == inst; });
@@ -610,6 +651,11 @@ public:
     }
   }  ///< 移除指定位置的指令
   iterator moveInst(iterator sourcePos, iterator targetPos, BasicBlock *block);
+  
+  /// 清理基本块中的所有使用关系
+  void cleanup();
+  
+  void print(std::ostream& os) const; 
 };
 
 //! User is the abstract base type of `Value` types which use other `Value` as
@@ -635,11 +681,7 @@ class User : public Value {
     operands.emplace_back(std::make_shared<Use>(operands.size(), this, value));
     value->addUse(operands.back());
   }  ///< 增加操作数
-  void removeOperand(unsigned index) {
-    auto value = getOperand(index);
-    value->removeUse(operands[index]);
-    operands.erase(operands.begin() + index);
-  }  ///< 移除操作数
+  void removeOperand(unsigned index);
   template <typename ContainerT>
   void addOperands(const ContainerT &newoperands) {
     for (auto value : newoperands) {
@@ -648,6 +690,9 @@ class User : public Value {
   }                                                   ///< 增加多个操作数
   void replaceOperand(unsigned index, Value *value);  ///< 替换操作数
   void setOperand(unsigned index, Value *value);      ///< 设置操作数
+  
+  /// 清理用户的所有操作数使用关系
+  void cleanup();
 };
 
 /*!
@@ -682,6 +727,7 @@ class Instruction : public User {
     kFCmpGE = 0x1UL << 20,
     kAnd = 0x1UL << 21,
     kOr = 0x1UL << 22,
+    // kXor = 0x1UL << 46,
     // Unary
     kNeg = 0x1UL << 23,
     kNot = 0x1UL << 24,
@@ -695,19 +741,21 @@ class Instruction : public User {
     kCondBr = 0x1UL << 30,
     kBr = 0x1UL << 31,
     kReturn = 0x1UL << 32,
+    kUnreachable = 0x1UL << 33,
     // mem op
-    kAlloca = 0x1UL << 33,
-    kLoad = 0x1UL << 34,
-    kStore = 0x1UL << 35,
-    kGetElementPtr = 0x1UL << 36,
-    kMemset = 0x1UL << 37,
-    // kGetSubArray = 0x1UL << 38,
-    // Constant Kind removed as Constants are now Values, not Instructions.
-    // kConstant = 0x1UL << 37, // Conflicts with kMemset if kept as is
+    kAlloca = 0x1UL << 34,
+    kLoad = 0x1UL << 35,
+    kStore = 0x1UL << 36,
+    kGetElementPtr = 0x1UL << 37,
+    kMemset = 0x1UL << 38,
     // phi
     kPhi = 0x1UL << 39,
     kBitItoF = 0x1UL << 40,
     kBitFtoI = 0x1UL << 41,
+    kSrl = 0x1UL << 42, // 逻辑右移
+    kSll = 0x1UL << 43, // 逻辑左移
+    kSra = 0x1UL << 44, // 算术右移
+    kMulh = 0x1UL << 45
   };
 
 protected:
@@ -725,57 +773,57 @@ public:
   std::string getKindString() const{
     switch (kind) {
       case kInvalid:
-        return "Invalid";
+        return "invalid";
       case kAdd:
-        return "Add";
+        return "add";
       case kSub:
-        return "Sub";
+        return "sub";
       case kMul:
-        return "Mul";
+        return "mul";
       case kDiv:
-        return "Div";
+        return "sdiv";
       case kRem:
-        return "Rem";
+        return "srem";
       case kICmpEQ:
-        return "ICmpEQ";
+        return "icmp eq";
       case kICmpNE:
-        return "ICmpNE";
+        return "icmp ne";
       case kICmpLT:
-        return "ICmpLT";
+        return "icmp slt";
       case kICmpGT:
-        return "ICmpGT";
+        return "icmp sgt";
       case kICmpLE:
-        return "ICmpLE";
+        return "icmp sle";
       case kICmpGE:
-        return "ICmpGE";
+        return "icmp sge";
       case kFAdd:
-        return "FAdd";
+        return "fadd";
       case kFSub:
-        return "FSub";
+        return "fsub";
       case kFMul:
-        return "FMul";
+        return "fmul";
       case kFDiv:
-        return "FDiv";
+        return "fdiv";
       case kFCmpEQ:
-        return "FCmpEQ";
+        return "fcmp oeq";
       case kFCmpNE:
-        return "FCmpNE";
+        return "fcmp one";
       case kFCmpLT:
-        return "FCmpLT";
+        return "fcmp olt";
       case kFCmpGT:
-        return "FCmpGT";
+        return "fcmp ogt";
       case kFCmpLE:
-        return "FCmpLE";
+        return "fcmp ole";
       case kFCmpGE:
-        return "FCmpGE";
+        return "fcmp oge";
       case kAnd:
-        return "And";
+        return "and";
       case kOr:
-        return "Or";
+        return "or";
       case kNeg:
-        return "Neg";
+        return "neg";
       case kNot:
-        return "Not";
+        return "not";
       case kFNeg:
         return "FNeg";
       case kFNot:
@@ -783,27 +831,41 @@ public:
       case kFtoI:
         return "FtoI";
       case kItoF:
-        return "IToF";
+        return "iToF";
       case kCall:
-        return "Call";
+        return "call";
       case kCondBr:
-        return "CondBr";
+        return "condBr";
       case kBr:
-        return "Br";
+        return "br";
       case kReturn:
-        return "Return";
+        return "return";
+      case kUnreachable:
+        return "unreachable";
       case kAlloca:
-        return "Alloca";
+        return "alloca";
       case kLoad:
-        return "Load";
+        return "load";
       case kStore:
-        return "Store";
+        return "store";
       case kGetElementPtr:
-        return "GetElementPtr";
+        return "getElementPtr";
       case kMemset:
-        return "Memset";
+        return "memset";
       case kPhi:
-        return "Phi";
+        return "phi";
+      case kBitItoF:
+        return "BitItoF";
+      case kBitFtoI:
+        return "BitFtoI";
+      case kSrl:
+        return "lshr";
+      case kSll:
+        return "shl";
+      case kSra:
+        return "ashr";
+      case kMulh:
+        return "mulh";
       default:
         return "Unknown";
     }
@@ -815,11 +877,15 @@ public:
 
   bool isBinary() const {
     static constexpr uint64_t BinaryOpMask =
-        (kAdd | kSub | kMul | kDiv | kRem | kAnd | kOr) |
-        (kICmpEQ | kICmpNE | kICmpLT | kICmpGT | kICmpLE | kICmpGE) |
+        (kAdd | kSub | kMul | kDiv | kRem | kAnd | kOr | kSra | kSrl | kSll | kMulh) |
+        (kICmpEQ | kICmpNE | kICmpLT | kICmpGT | kICmpLE | kICmpGE);
+    return kind & BinaryOpMask;
+  }
+  bool isFPBinary() const {
+    static constexpr uint64_t FPBinaryOpMask =
         (kFAdd | kFSub | kFMul | kFDiv) |
         (kFCmpEQ | kFCmpNE | kFCmpLT | kFCmpGT | kFCmpLE | kFCmpGE);
-    return kind & BinaryOpMask;
+    return kind & FPBinaryOpMask;
   }
   bool isUnary() const {
     static constexpr uint64_t UnaryOpMask = 
@@ -832,7 +898,7 @@ public:
     return kind & MemoryOpMask;
   }
   bool isTerminator() const {
-    static constexpr uint64_t TerminatorOpMask = kCondBr | kBr | kReturn;
+    static constexpr uint64_t TerminatorOpMask = kCondBr | kBr | kReturn | kUnreachable;
     return kind & TerminatorOpMask;
   }
   bool isCmp() const {
@@ -852,6 +918,7 @@ public:
   }
   bool isUnconditional() const { return kind == kBr; }
   bool isConditional() const { return kind == kCondBr; }
+  bool isCondBr() const { return kind == kCondBr; }
   bool isPhi() const { return kind == kPhi; }
   bool isAlloca() const { return kind == kAlloca; }
   bool isLoad() const { return kind == kLoad; }
@@ -860,10 +927,15 @@ public:
   bool isMemset() const { return kind == kMemset; }
   bool isCall() const { return kind == kCall; }
   bool isReturn() const { return kind == kReturn; }
+  bool isUnreachable() const { return kind == kUnreachable; }
   bool isDefine() const {
     static constexpr uint64_t DefineOpMask = kAlloca | kStore | kPhi;
     return (kind & DefineOpMask) != 0U;
   } 
+  
+  virtual ~Instruction() = default;
+  
+  virtual void print(std::ostream& os) const = 0;
 }; // class Instruction
 
 class Function;
@@ -885,38 +957,62 @@ class PhiInst : public Instruction {
           const std::string &name = "")
       : Instruction(Kind::kPhi, type, parent, name), vsize(rhs.size()) {
     assert(rhs.size() == Blocks.size() && "PhiInst: rhs and Blocks must have the same size");
-    for(size_t i = 0; i < rhs.size(); ++i) {
+    for(size_t i = 0; i < vsize; ++i) {
       addOperand(rhs[i]);
+      addOperand(Blocks[i]);
       blk2val[Blocks[i]] = rhs[i];
     }
   }
 
  public:
-  Value* getValue(unsigned k) const {return getOperand(2 * k);}  ///< 获取位置为k的值
-  BasicBlock* getBlock(unsigned k) const {return dynamic_cast<BasicBlock*>(getOperand(2 * k + 1));}
-
-  auto& getincomings() const {return blk2val;}  ///< 获取所有的基本块和对应的值
-
-  Value* getvalfromBlk(BasicBlock* blk);
-  BasicBlock* getBlkfromVal(Value* val);
-
   unsigned getNumIncomingValues() const { return vsize; }  ///< 获取传入值的数量
+  Value *getIncomingValue(unsigned Idx) const { return getOperand(Idx * 2); }  ///< 获取指定位置的传入值
+  BasicBlock *getIncomingBlock(unsigned Idx) const {return dynamic_cast<BasicBlock *>(getOperand(Idx * 2 + 1)); }  ///< 获取指定位置的传入基本块
+
+  Value* getValfromBlk(BasicBlock* block);
+  BasicBlock* getBlkfromVal(Value* value);
+  auto getIncomingValues() const {
+    std::vector<std::pair<BasicBlock*, Value*>> result;
+    for (const auto& [block, value] : blk2val) {
+      result.emplace_back(block, value);
+    }
+    return result;
+  }
   void addIncoming(Value *value, BasicBlock *block) {
-    assert(value && block && "PhiInst: value and block must not be null");
+    assert(value && block && "PhiInst: value and block cannot be null");
     addOperand(value);
     addOperand(block);
     blk2val[block] = value;
     vsize++;
   }  ///< 添加传入值和对应的基本块
-
-  void delValue(Value* val);
-  void delBlk(BasicBlock* blk);
-
-  void replaceBlk(BasicBlock* newBlk, unsigned k);
-  void replaceold2new(BasicBlock* oldBlk, BasicBlock* newBlk);
-  void refreshB2VMap();
-
+  void removeIncoming(unsigned Idx) {
+    assert(Idx < vsize && "PhiInst: Index out of bounds");
+    auto blk = getIncomingBlock(Idx);
+    removeOperand(Idx * 2 + 1);  // Remove block
+    removeOperand(Idx * 2);  // Remove value
+    blk2val.erase(blk);
+    vsize--;
+  }  ///< 移除指定位置的传入值和对应的基本块
+  // 移除指定的传入值或基本块
+  void removeIncomingValue(Value *value);
+  void removeIncomingBlock(BasicBlock *block);
+  // 设置指定位置的传入值或基本块
+  void setIncomingValue(unsigned Idx, Value *value);
+  void setIncomingBlock(unsigned Idx, BasicBlock *block);
+  // 替换指定位置的传入值或基本块（原理是删除再添加）保留旧块或者旧值
+  void replaceIncomingValue(Value *oldValue, Value *newValue);
+  void replaceIncomingBlock(BasicBlock *oldBlock, BasicBlock *newBlock);
+  // 替换指定位置的传入值或基本块（原理是删除再添加）
+  void replaceIncomingValue(Value *oldValue, Value *newValue, BasicBlock *newBlock);
+  void replaceIncomingBlock(BasicBlock *oldBlock, BasicBlock *newBlock, Value *newValue);
+  void refreshMap() {
+    blk2val.clear();
+    for (unsigned i = 0; i < vsize; ++i) {
+      blk2val[getIncomingBlock(i)] = getIncomingValue(i);
+    }
+  }  ///< 刷新块到值的映射关系
   auto getValues() { return make_range(std::next(operand_begin()), operand_end()); }
+  void print(std::ostream& os) const override;
 };
 
 
@@ -925,16 +1021,14 @@ class CallInst : public Instruction {
   friend class IRBuilder;
 
 protected:
-  CallInst(Function *callee, const std::vector<Value *> &args = {},
-           BasicBlock *parent = nullptr, const std::string &name = "");
-
+  CallInst(Function *callee, const std::vector<Value *> &args, BasicBlock *parent = nullptr, const std::string &name = "");
 
 public:
-  Function* getCallee() const;
+  Function *getCallee() const;
   auto getArguments() const {
     return make_range(std::next(operand_begin()), operand_end());
   }
-
+  void print(std::ostream& os) const override;
 }; // class CallInst
 
 //! Unary instruction, includes '!', '-' and type conversion.
@@ -952,7 +1046,7 @@ protected:
 
 public:
   Value* getOperand() const { return User::getOperand(0); }
-
+  void print(std::ostream& os) const override;
 }; // class UnaryInst
 
 //! Binary instruction, e.g., arithmatic, relation, logic, etc.
@@ -1031,6 +1125,7 @@ public:
         // 后端处理数组访存操作时需要创建计算地址的指令，需要在外部构造 BinaryInst 对象
         return new BinaryInst(kind, type, lhs, rhs, parent, name);
   }
+  void print(std::ostream& os) const override;
 }; // class BinaryInst
 
 //! The return statement
@@ -1051,6 +1146,7 @@ class ReturnInst : public Instruction {
   Value* getReturnValue() const {
     return hasReturnValue() ? getOperand(0) : nullptr;
   }
+  void print(std::ostream& os) const override;
 };
 
 //! Unconditional branch
@@ -1059,12 +1155,10 @@ class UncondBrInst : public Instruction {
   friend class Function;
 
 protected:
-  UncondBrInst(BasicBlock *block, std::vector<Value *> args,
+  UncondBrInst(BasicBlock *block,
                BasicBlock *parent = nullptr)
       : Instruction(kBr, Type::getVoidType(), parent, "") {
-    // assert(block->getNumArguments() == args.size());
     addOperand(block);
-    addOperands(args);
   }
 
 public:
@@ -1072,7 +1166,17 @@ public:
   auto getArguments() const {
     return make_range(std::next(operand_begin()), operand_end());
   }
-
+  std::vector<BasicBlock *> getSuccessors() const {
+    std::vector<BasicBlock *> succs;
+    // 假设无条件分支的目标块是它的第一个操作数
+    if (getNumOperands() > 0) {
+      if (auto target_bb = dynamic_cast<BasicBlock *>(getOperand(0))) {
+        succs.push_back(target_bb);
+      }
+    }
+    return succs;
+  }
+  void print(std::ostream& os) const override;
 }; // class UncondBrInst
 
 //! Conditional branch
@@ -1083,17 +1187,12 @@ class CondBrInst : public Instruction {
   friend class Function;
   
 protected:
-  CondBrInst(Value *condition, BasicBlock *thenBlock, BasicBlock *elseBlock,
-             const std::vector<Value *> &thenArgs,
-             const std::vector<Value *> &elseArgs, BasicBlock *parent = nullptr)
+  CondBrInst(Value *condition, BasicBlock *thenBlock, BasicBlock *elseBlock, 
+              BasicBlock *parent = nullptr)
       : Instruction(kCondBr, Type::getVoidType(), parent, "") {
-    // assert(thenBlock->getNumArguments() == thenArgs.size() and
-    //        elseBlock->getNumArguments() == elseArgs.size());
     addOperand(condition);
     addOperand(thenBlock);
     addOperand(elseBlock);
-    addOperands(thenArgs);
-    addOperands(elseArgs);
   }
 public:
   Value* getCondition() const { return getOperand(0); }
@@ -1103,29 +1202,39 @@ public:
   BasicBlock* getElseBlock() const {
     return dynamic_cast<BasicBlock *>(getOperand(2));
   }
-  // auto getThenArguments() const {
-  //   auto begin = std::next(operand_begin(), 3);
-  //   // auto end = std::next(begin, getThenBlock()->getNumArguments());
-  //   return make_range(begin, end);
-  // }
-  // auto getElseArguments() const {
-  //   auto begin =
-  //       std::next(operand_begin(), 3 + getThenBlock()->getNumArguments());
-  //   auto end = operand_end();
-  //   return make_range(begin, end);
-  // }
-
+  std::vector<BasicBlock *> getSuccessors() const {
+    std::vector<BasicBlock *> succs;
+    // 假设条件分支的真实块是第二个操作数，假块是第三个操作数
+    // 操作数通常是：[0] 条件值, [1] TrueTargetBlock, [2] FalseTargetBlock
+    if (getNumOperands() > 2) {
+      if (auto true_bb = getThenBlock()) {
+        succs.push_back(true_bb);
+      }
+      if (auto false_bb = getElseBlock()) {
+        succs.push_back(false_bb);
+      }
+    }
+    return succs;
+  }
+  void print(std::ostream& os) const override;
 }; // class CondBrInst
 
+class UnreachableInst : public Instruction {
+public:
+  // 构造函数：设置指令类型为 kUnreachable
+  explicit UnreachableInst(const std::string& name, BasicBlock *parent = nullptr)
+      : Instruction(kUnreachable, Type::getVoidType(), parent, "") {}
+  void print(std::ostream& os) const { os << "unreachable"; }
+};
+
 //! Allocate memory for stack variables, used for non-global variable declartion
 class AllocaInst : public Instruction {
   friend class IRBuilder;
   friend class Function;
 protected:
-  AllocaInst(Type *type, const std::vector<Value *> &dims = {},
+  AllocaInst(Type *type,
              BasicBlock *parent = nullptr, const std::string &name = "")
       : Instruction(kAlloca, type, parent, name) {
-    addOperands(dims);
   }
 
 public:
@@ -1133,10 +1242,7 @@ public:
   Type* getAllocatedType() const {
     return getType()->as<PointerType>()->getBaseType();
   }  ///< 获取分配的类型
-  int getNumDims() const { return getNumOperands(); }
-  auto getDims() const { return getOperands(); }
-  Value* getDim(int index) { return getOperand(index); }
-
+  void print(std::ostream& os) const override;
 }; // class AllocaInst
 
 
@@ -1174,6 +1280,7 @@ public:
                                     BasicBlock *parent = nullptr, const std::string &name = "") {
     return new GetElementPtrInst(resultType, basePointer, indices, parent, name);
   }
+  void print(std::ostream& os) const override;
 };
 
 //! Load a value from memory address specified by a pointer value
@@ -1182,22 +1289,16 @@ class LoadInst : public Instruction {
   friend class Function;
 
 protected:
-  LoadInst(Value *pointer, const std::vector<Value *> &indices = {},
+  LoadInst(Value *pointer,
            BasicBlock *parent = nullptr, const std::string &name = "")
       : Instruction(kLoad, pointer->getType()->as<PointerType>()->getBaseType(),
                     parent, name) {
     addOperand(pointer);
-    addOperands(indices);
   }
 
 public:
-  int getNumIndices() const { return getNumOperands() - 1; }
   Value* getPointer() const { return getOperand(0); }
-  auto getIndices() const {
-    return make_range(std::next(operand_begin()), operand_end());
-  }
-  Value* getIndex(int index) const { return getOperand(index + 1); }
-  
+  void print(std::ostream& os) const override;
 }; // class LoadInst
 
 //! Store a value to memory address specified by a pointer value
@@ -1207,23 +1308,16 @@ class StoreInst : public Instruction {
 
 protected:
   StoreInst(Value *value, Value *pointer,
-            const std::vector<Value *> &indices = {},
             BasicBlock *parent = nullptr, const std::string &name = "")
       : Instruction(kStore, Type::getVoidType(), parent, name) {
     addOperand(value);
     addOperand(pointer);
-    addOperands(indices);
   }
 
 public:
-  int getNumIndices() const { return getNumOperands() - 2; }
   Value* getValue() const { return getOperand(0); }
   Value* getPointer() const { return getOperand(1); }
-  auto getIndices() const {
-    return make_range(std::next(operand_begin(), 2), operand_end());
-  }
-  Value* getIndex(int index) const { return getOperand(index + 2); }
-
+  void print(std::ostream& os) const override;
 }; // class StoreInst
 
 //! Memset instruction
@@ -1253,7 +1347,7 @@ public:
   Value* getBegin() const { return getOperand(1); }
   Value* getSize() const { return getOperand(2); }
   Value* getValue() const { return getOperand(3); }
-
+  void print(std::ostream& os) const override;
 };
 
 class GlobalValue;
@@ -1271,6 +1365,11 @@ public:
 public:
   Function* getParent() const { return func; }
   int getIndex() const { return index; }
+  
+  /// 清理参数的使用关系
+  void cleanup();
+  
+  void print(std::ostream& os) const;
 };
 
 
@@ -1336,8 +1435,19 @@ protected:
     auto is_same_ptr = [blockToRemove](const std::unique_ptr<BasicBlock> &ptr) { return ptr.get() == blockToRemove; };
     blocks.remove_if(is_same_ptr);
   }
+  BasicBlock* addBasicBlock(const std::string &name, BasicBlock *before) {
+    // 在指定的基本块之前添加一个新的基本块
+    auto it = std::find_if(blocks.begin(), blocks.end(),
+                           [before](const std::unique_ptr<BasicBlock> &ptr) { return ptr.get() == before; });
+    if (it != blocks.end()) {
+      auto newblk = blocks.emplace(it, std::make_unique<BasicBlock>(this, name));
+      return newblk->get();  // 返回新添加的基本块指针
+    }
+    assert(false && "BasicBlock to insert before not found!"); 
+    return nullptr;  // 如果没有找到指定的基本块，则返回nullptr
+  }  ///< 添加一个新的基本块到某个基本块之前
   BasicBlock* addBasicBlock(const std::string &name = "") {
-    blocks.emplace_back(new BasicBlock(this, name));
+    blocks.emplace_back(std::make_unique<BasicBlock>(this, name));
     return blocks.back().get();
   }
   BasicBlock* addBasicBlock(BasicBlock *block) {
@@ -1348,6 +1458,11 @@ protected:
     blocks.emplace_front(block);
     return block;
   }
+  
+  /// 清理函数中的所有使用关系
+  void cleanup();
+  
+  void print(std::ostream& os) const;
 };
 
 //! Global value declared at file scope
@@ -1361,20 +1476,18 @@ protected:
 
 protected:
   GlobalValue(Module *parent, Type *type, const std::string &name,
-              const std::vector<Value *> &dims = {}, 
               ValueCounter init = {})
       : Value(type, name), parent(parent) {
     assert(type->isPointer());
-    // addOperands(dims); 
     // 维度信息已经被记录到Type中，dim只是为了方便初始化
-    numDims = dims.size();
+    numDims = 0;
     if (init.size() == 0) {
       unsigned num = 1;
-      for (unsigned i = 0; i < numDims; i++) {
-        // Assume dims elements are ConstantInteger and cast appropriately
-        auto dim_val = dynamic_cast<ConstantInteger*>(dims[i]);
-        assert(dim_val && "GlobalValue dims must be constant integers");
-        num *= dim_val->getInt();
+      auto arrayType = type->as<ArrayType>();
+      while (arrayType) {
+        numDims++;
+        num *= arrayType->getNumElements();
+        arrayType = arrayType->getElementType()->as<ArrayType>();
       }
       if (dynamic_cast<PointerType *>(type)->getBaseType() == Type::getFloatType()) {
         init.push_back(ConstantFloating::get(0.0F), num); // Use new constant factory
@@ -1386,9 +1499,6 @@ protected:
   }
 
 public:
-  // unsigned getNumDims() const  { return numDims; }                     ///< 获取维度数量
-  // Value* getDim(unsigned index) const { return getOperand(index); }  ///< 获取位置为index的维度
-  // auto getDims() const { return getOperands(); }                              ///< 获取维度列表
   unsigned getNumIndices() const {
     return numDims;
   } ///< 获取维度数量
@@ -1418,6 +1528,7 @@ public:
     return getByIndex(index);
   }  ///< 通过多维索引indices获取初始值
   const ValueCounter& getInitValues() const { return initValues; } 
+  void print(std::ostream& os) const;
 }; // class GlobalValue
 
 
@@ -1430,13 +1541,19 @@ class ConstantVariable : public Value {
   ValueCounter initValues;  ///< 值
 
  protected:
-  ConstantVariable(Module *parent, Type *type, const std::string &name, const ValueCounter &init,
-                   const std::vector<Value *> &dims = {})
+  ConstantVariable(Module *parent, Type *type, const std::string &name, const ValueCounter &init)
       : Value(type, name), parent(parent) {
     assert(type->isPointer());
-    numDims = dims.size();
+    // numDims = dims.size();
+    numDims = 0;
+    if(type->as<PointerType>()->getBaseType()->isArray()) {
+      auto arrayType = type->as<ArrayType>();
+      while (arrayType) {
+        numDims++;
+        arrayType = arrayType->getElementType()->as<ArrayType>();
+      }
+    }
     initValues = init;
-    // addOperands(dims); 同GlobalValue，维度信息已经被记录到Type中，dim只是为了方便初始化
   }
 
  public:
@@ -1468,10 +1585,9 @@ class ConstantVariable : public Value {
 
     return getByIndex(index);
   }                                                        ///< 通过多维索引indices获取初始值
-  // unsigned getNumDims() const { return numDims; }  ///< 获取维度数量
-  // Value* getDim(unsigned index) const { return getOperand(index); }  ///< 获取位置为index的维度
-  // auto getDims() const { return getOperands(); }                              ///< 获取维度列表
   const ValueCounter& getInitValues() const { return initValues; }                           ///< 获取初始值
+  void print(std::ostream& os) const;
+  void print_init(std::ostream& os) const;
 };
 
 using SymbolTableNode = struct SymbolTableNode {
@@ -1494,6 +1610,8 @@ class SymbolTable {
 
   Value* getVariable(const std::string &name) const;  ///< 根据名字name以及当前作用域获取变量
   Value* addVariable(const std::string &name, Value *variable);               ///< 添加变量
+  void registerParameterName(const std::string &name);                        ///< 注册函数参数名字，避免alloca重名
+  void addVariableDirectly(const std::string &name, Value *variable);        ///< 直接添加变量到当前作用域，不重命名
   std::vector<std::unique_ptr<GlobalValue>>& getGlobals();                  ///< 获取全局变量列表
   const std::vector<std::unique_ptr<ConstantVariable>>& getConsts() const;  ///< 获取全局常量列表
   void enterNewScope();                                                              ///< 进入新的作用域
@@ -1501,6 +1619,9 @@ class SymbolTable {
   bool isInGlobalScope() const;                                              ///< 是否位于全局作用域
   void enterGlobalScope();                                                           ///< 进入全局作用域
   bool isCurNodeNull() { return curNode == nullptr; }
+  
+  /// 清理符号表中的所有内容
+  void cleanup();
 };
 
 //! IR unit for representing a SysY compile unit
@@ -1529,13 +1650,12 @@ class Module {
     return result.first->second.get();
   }  ///< 创建外部函数
   ///< 变量创建伴随着符号表的更新
-  GlobalValue* createGlobalValue(const std::string &name, Type *type, const std::vector<Value *> &dims = {},
-                         const ValueCounter &init = {}) {
+  GlobalValue* createGlobalValue(const std::string &name, Type *type, const ValueCounter &init = {}) {
     bool isFinished = variableTable.isCurNodeNull();
     if (isFinished) {
       variableTable.enterGlobalScope();
     }
-    auto result = variableTable.addVariable(name, new GlobalValue(this, type, name, dims, init));
+    auto result = variableTable.addVariable(name, new GlobalValue(this, type, name, init));
     if (isFinished) {
       variableTable.leaveScope();
     }
@@ -1544,9 +1664,8 @@ class Module {
     }
     return dynamic_cast<GlobalValue *>(result);
   }  ///< 创建全局变量
-  ConstantVariable* createConstVar(const std::string &name, Type *type, const ValueCounter &init,
-                      const std::vector<Value *> &dims = {}) {
-    auto result = variableTable.addVariable(name, new ConstantVariable(this, type, name, init, dims));
+  ConstantVariable* createConstVar(const std::string &name, Type *type, const ValueCounter &init) {
+    auto result = variableTable.addVariable(name, new ConstantVariable(this, type, name, init));
     if (result == nullptr) {
       return nullptr;
     }
@@ -1555,6 +1674,12 @@ class Module {
   void addVariable(const std::string &name, AllocaInst *variable) {
     variableTable.addVariable(name, variable);
   }  ///< 添加变量
+  void addVariableDirectly(const std::string &name, AllocaInst *variable) {
+    variableTable.addVariableDirectly(name, variable);
+  }  ///< 直接添加变量到当前作用域，不重命名
+  void registerParameterName(const std::string &name) {
+    variableTable.registerParameterName(name);
+  }  ///< 注册函数参数名字，避免alloca重名
   Value* getVariable(const std::string &name) {
     return variableTable.getVariable(name);
   }  ///< 根据名字name和当前作用域获取变量
@@ -1567,7 +1692,7 @@ class Module {
   }  ///< 获取函数
   Function* getExternalFunction(const std::string &name) const {
     auto result = externalFunctions.find(name);
-    if (result == functions.end()) {
+    if (result == externalFunctions.end()) {
       return nullptr;
     }
     return result->second.get();
@@ -1587,6 +1712,11 @@ class Module {
   void leaveScope() { variableTable.leaveScope(); }  ///< 离开作用域
 
   bool isInGlobalArea() const { return variableTable.isInGlobalScope(); }  ///< 是否位于全局作用域
+
+  /// 清理模块中的所有对象，包括函数、基本块、指令等
+  void cleanup();
+
+  void print(std::ostream& os) const;
 };
 
 /*!

src/include/midend/IRBuilder.h

@@ -217,6 +217,18 @@ class IRBuilder {
   BinaryInst * createOrInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name = "") {
     return createBinaryInst(Instruction::kOr, Type::getIntType(), lhs, rhs, name);
   }  ///< 创建按位或指令
+  BinaryInst * createSllInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name = "") {
+    return createBinaryInst(Instruction::kSll, Type::getIntType(), lhs, rhs, name);
+  }  ///< 创建逻辑左移指令
+  BinaryInst * createSrlInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name = "") {
+    return createBinaryInst(Instruction::kSrl, Type::getIntType(), lhs, rhs, name);
+  }  ///< 创建逻辑右移指令
+  BinaryInst * createSraInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name = "") {
+    return createBinaryInst(Instruction::kSra, Type::getIntType(), lhs, rhs, name);
+  }  ///< 创建算术右移指令
+  BinaryInst * createMulhInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name = "") {
+    return createBinaryInst(Instruction::kMulh, Type::getIntType(), lhs, rhs, name);
+  }  ///< 创建高位乘法指令
   CallInst * createCallInst(Function *callee, const std::vector<Value *> &args, const std::string &name = "") {
     std::string newName;
     if (name.empty() && callee->getReturnType() != Type::getVoidType()) {
@@ -239,31 +251,30 @@ class IRBuilder {
     block->getInstructions().emplace(position, inst);
     return inst;
   }  ///< 创建return指令
-  UncondBrInst * createUncondBrInst(BasicBlock *thenBlock, const std::vector<Value *> &args) {
-    auto inst = new UncondBrInst(thenBlock, args, block);
+  UncondBrInst * createUncondBrInst(BasicBlock *thenBlock) {
+    auto inst = new UncondBrInst(thenBlock, block);
     assert(inst);
     block->getInstructions().emplace(position, inst);
     return inst;
   }  ///< 创建无条件指令
-  CondBrInst * createCondBrInst(Value *condition, BasicBlock *thenBlock, BasicBlock *elseBlock,
-                        const std::vector<Value *> &thenArgs, const std::vector<Value *> &elseArgs) {
-    auto inst = new CondBrInst(condition, thenBlock, elseBlock, thenArgs, elseArgs, block);
+  CondBrInst * createCondBrInst(Value *condition, BasicBlock *thenBlock, BasicBlock *elseBlock) {
+    auto inst = new CondBrInst(condition, thenBlock, elseBlock, block);
     assert(inst);
     block->getInstructions().emplace(position, inst);
     return inst;
   }  ///< 创建条件跳转指令
-  AllocaInst * createAllocaInst(Type *type, const std::vector<Value *> &dims = {}, const std::string &name = "") {
-    auto inst = new AllocaInst(type, dims, block, name);
+  UnreachableInst * createUnreachableInst(const std::string &name = "") {
+    auto inst = new UnreachableInst(name, block);
+    assert(inst);
+    block->getInstructions().emplace(position, inst);
+    return inst;
+  }  ///< 创建不可达指令
+  AllocaInst * createAllocaInst(Type *type, const std::string &name = "") {
+    auto inst = new AllocaInst(type, block, name);
     assert(inst);
     block->getInstructions().emplace(position, inst);
     return inst;
   }  ///< 创建分配指令
-  AllocaInst * createAllocaInstWithoutInsert(Type *type, const std::vector<Value *> &dims = {}, BasicBlock *parent = nullptr,
-                                     const std::string &name = "") {
-    auto inst = new AllocaInst(type, dims, parent, name);
-    assert(inst);
-    return inst;
-  }  ///< 创建不插入指令列表的分配指令[仅用于phi指令]
   LoadInst * createLoadInst(Value *pointer, const std::vector<Value *> &indices = {}, const std::string &name = "") {
     std::string newName;
     if (name.empty()) {
@@ -275,7 +286,7 @@ class IRBuilder {
       newName = name;
     }
 
-    auto inst = new LoadInst(pointer, indices, block, newName);
+    auto inst = new LoadInst(pointer, block, newName);
     assert(inst);
     block->getInstructions().emplace(position, inst);
     return inst;
@@ -286,9 +297,8 @@ class IRBuilder {
     block->getInstructions().emplace(position, inst);
     return inst;
   }  ///< 创建memset指令
-  StoreInst * createStoreInst(Value *value, Value *pointer, const std::vector<Value *> &indices = {},
-                       const std::string &name = "") {
-    auto inst = new StoreInst(value, pointer, indices, block, name);
+  StoreInst * createStoreInst(Value *value, Value *pointer, const std::string &name = "") {
+    auto inst = new StoreInst(value, pointer, block, name);
     assert(inst);
     block->getInstructions().emplace(position, inst);
     return inst;
@@ -308,24 +318,6 @@ class IRBuilder {
     block->getInstructions().emplace(block->begin(), inst);
     return inst;
   }  ///< 创建Phi指令
-  // GetElementPtrInst* createGetElementPtrInst(Value *basePointer,
-  //                                const std::vector<Value *> &indices = {},
-  //                                const std::string &name = "") {
-  //   std::string newName;
-  //   if (name.empty()) {
-  //     std::stringstream ss;
-  //     ss << tmpIndex;
-  //     newName = ss.str();
-  //     tmpIndex++;
-  //   } else {
-  //     newName = name;
-  //   }
-
-  //   auto inst = new GetElementPtrInst(basePointer, indices, block, newName);
-  //   assert(inst);
-  //   block->getInstructions().emplace(position, inst);
-  //   return inst;
-  // }
   /**
      * @brief 根据 LLVM 设计模式创建 GEP 指令。
      * 它会自动推断返回类型，无需手动指定。
@@ -364,38 +356,31 @@ class IRBuilder {
     Type *currentWalkType = pointerType->as<PointerType>()->getBaseType();
 
     // 遍历所有索引来深入类型层次结构。
-    // `indices` 向量包含了所有 GEP 索引，包括由 `visitLValue` 等函数添加的初始 `0` 索引。
+    // 重要：第一个索引总是用于"解引用"指针，后续索引才用于数组/结构体的索引
     for (int i = 0; i < indices.size(); ++i) {
-        if (currentWalkType->isArray()) {
-            // 情况一：当前遍历类型是 `ArrayType`。
-            // 索引用于选择数组元素，`currentWalkType` 更新为数组的元素类型。
-            currentWalkType = currentWalkType->as<ArrayType>()->getElementType();
-        } else if (currentWalkType->isPointer()) {
-            // 情况二：当前遍历类型是 `PointerType`。
-            // 这意味着我们正在通过一个指针来访问其指向的内存。
-            // 索引用于选择该指针所指向的“数组”的元素。
-            // `currentWalkType` 更新为该指针所指向的基础类型。
-            // 例如：如果 `currentWalkType` 是 `i32*`，它将变为 `i32`。
-            // 如果 `currentWalkType` 是 `[10 x i32]*`，它将变为 `[10 x i32]`。
-            currentWalkType = currentWalkType->as<PointerType>()->getBaseType();
+        if (i == 0) {
+            // 第一个索引：总是用于"解引用"基指针，不改变currentWalkType
+            // 例如：对于 `[4 x i32]* ptr, i32 0`，第一个0只是说"访问ptr指向的对象"
+            // currentWalkType 保持为 `[4 x i32]`
+            continue;
         } else {
-            // 情况三：当前遍历类型是标量类型 (例如 `i32`, `float` 等非聚合、非指针类型)。
-            //
-            // 如果 `currentWalkType` 是标量，并且当前索引 `i` **不是** `indices` 向量中的最后一个索引，
-            // 这意味着尝试对一个标量类型进行进一步的结构性索引，这是**无效的**。
-            // 例如：`int x; x[0];` 对应的 GEP 链中，`x` 的类型是 `i32`，再加 `[0]` 索引就是错误。
-            //
-            // 如果 `currentWalkType` 是标量，且这是**最后一个索引** (`i == indices.size() - 1`)，
-            // 那么 GEP 是合法的，它只是计算一个偏移地址，最终的类型就是这个标量类型。
-            // 此时 `currentWalkType` 保持不变，循环结束。
-            if (i < indices.size() - 1) { 
-                assert(false && "Invalid GEP indexing: attempting to index into a non-aggregate/non-pointer type with further indices.");
-                return nullptr; // 返回空指针表示类型推断失败
+            // 后续索引：用于实际的数组/结构体索引
+            if (currentWalkType->isArray()) {
+                // 数组索引：选择数组中的元素
+                currentWalkType = currentWalkType->as<ArrayType>()->getElementType();
+            } else if (currentWalkType->isPointer()) {
+                // 指针索引：解引用指针并继续
+                currentWalkType = currentWalkType->as<PointerType>()->getBaseType();
+            } else {
+                // 标量类型：不能进一步索引
+                if (i < indices.size() - 1) { 
+                    assert(false && "Invalid GEP indexing: attempting to index into a non-aggregate/non-pointer type with further indices.");
+                    return nullptr;
+                }
             }
-            // 如果是最后一个索引，且当前类型是标量，则类型保持不变，这是合法的。
-            // 循环会自然结束，返回正确的 `currentWalkType`。
         }
     }
+    
     // 所有索引处理完毕后，`currentWalkType` 就是 GEP 指令最终计算出的地址所指向的元素的类型。
     return currentWalkType;
   }

src/include/midend/Pass/Analysis/AliasAnalysis.h

@@ -0,0 +1,246 @@
+#pragma once
+
+#include "IR.h"
+#include "Pass.h"
+#include <map>
+#include <set>
+#include <vector>
+#include <memory>
+
+namespace sysy {
+
+// 前向声明
+class MemoryLocation;
+class AliasAnalysisResult;
+
+/**
+ * @brief 别名关系类型
+ * 按风险等级递增排序
+ */
+enum class AliasType {
+  NO_ALIAS = 0,        // 确定无别名 (不同的局部数组)
+  SELF_ALIAS = 1,      // 自别名 (同一数组的不同索引)
+  POSSIBLE_ALIAS = 2,  // 可能有别名 (函数参数数组)
+  UNKNOWN_ALIAS = 3    // 未知 (保守估计)
+};
+
+/**
+ * @brief 内存位置信息
+ * 描述一个内存访问的基础信息
+ */
+struct MemoryLocation {
+  Value* basePointer;              // 基指针 (剥离GEP后的真实基址)
+  Value* accessPointer;            // 访问指针 (包含索引信息)
+  
+  // 分类信息
+  bool isLocalArray;               // 是否为局部数组
+  bool isFunctionParameter;        // 是否为函数参数
+  bool isGlobalArray;              // 是否为全局数组
+  
+  // 索引信息
+  std::vector<Value*> indices;     // GEP索引列表
+  bool hasConstantIndices;         // 是否为常量索引
+  bool hasLoopVariableIndex;       // 是否包含循环变量
+  int constantOffset;              // 常量偏移量 (仅当全部为常量时有效)
+  
+  // 访问模式
+  bool hasReads;                   // 是否有读操作
+  bool hasWrites;                  // 是否有写操作
+  std::vector<Instruction*> accessInsts; // 所有访问指令
+  
+  MemoryLocation(Value* base, Value* access) 
+    : basePointer(base), accessPointer(access), 
+      isLocalArray(false), isFunctionParameter(false), isGlobalArray(false),
+      hasConstantIndices(false), hasLoopVariableIndex(false), constantOffset(0),
+      hasReads(false), hasWrites(false) {}
+};
+
+/**
+ * @brief 别名分析结果
+ * 存储一个函数的完整别名分析信息
+ */
+class AliasAnalysisResult : public AnalysisResultBase {
+public:
+  AliasAnalysisResult(Function *F) : AssociatedFunction(F) {}
+  ~AliasAnalysisResult() override = default;
+
+  // ========== 基础查询接口 ==========
+  
+  /**
+   * 查询两个指针之间的别名关系
+   */
+  AliasType queryAlias(Value* ptr1, Value* ptr2) const;
+  
+  /**
+   * 查询指针的内存位置信息
+   */
+  const MemoryLocation* getMemoryLocation(Value* ptr) const;
+  
+  /**
+   * 获取所有内存位置
+   */
+  const std::map<Value*, std::unique_ptr<MemoryLocation>>& getAllMemoryLocations() const {
+    return LocationMap;
+  }
+  
+  // ========== 高级查询接口 ==========
+  
+  /**
+   * 检查指针是否为局部数组
+   */
+  bool isLocalArray(Value* ptr) const;
+  
+  /**
+   * 检查指针是否为函数参数数组
+   */
+  bool isFunctionParameter(Value* ptr) const;
+  
+  /**
+   * 检查指针是否为全局数组
+   */
+  bool isGlobalArray(Value* ptr) const;
+  
+  /**
+   * 检查指针是否使用常量索引
+   */
+  bool hasConstantAccess(Value* ptr) const;
+  
+  // ========== 统计接口 ==========
+  
+  /**
+   * 获取各类别名类型的统计信息
+   */
+  struct Statistics {
+    int totalQueries;
+    int noAlias;
+    int selfAlias;
+    int possibleAlias;
+    int unknownAlias;
+    int localArrays;
+    int functionParameters;
+    int globalArrays;
+    int constantAccesses;
+  };
+  
+  Statistics getStatistics() const;
+  
+  /**
+   * 打印别名分析结果 (调试用)
+   */
+  void print() const;
+  void printStatics() const;
+  // ========== 内部方法 ==========
+  
+  void addMemoryLocation(std::unique_ptr<MemoryLocation> location);
+  void addAliasRelation(Value* ptr1, Value* ptr2, AliasType type);
+  
+  // ========== 公开数据成员 (供Pass使用) ==========
+  std::map<Value*, std::unique_ptr<MemoryLocation>> LocationMap;  // 内存位置映射
+  std::map<std::pair<Value*, Value*>, AliasType> AliasMap;        // 别名关系缓存
+
+private:
+  Function *AssociatedFunction;                                    // 关联的函数
+  
+  // 分类存储
+  std::vector<Argument*> ArrayParameters;                         // 数组参数
+  std::vector<AllocaInst*> LocalArrays;                          // 局部数组
+  std::set<GlobalValue*> AccessedGlobals;                        // 访问的全局变量
+};
+
+/**
+ * @brief SysY语言特化的别名分析Pass
+ * 针对SysY语言特性优化的别名分析实现
+ */
+class SysYAliasAnalysisPass : public AnalysisPass {
+public:
+  // 唯一的 Pass ID
+  static void *ID;
+  // 在这里开启激进分析策略
+  SysYAliasAnalysisPass() : AnalysisPass("SysYAliasAnalysis", Pass::Granularity::Function), 
+                           aggressiveParameterMode(false), parameterOptimizationEnabled(false) {}
+
+  // 实现 getPassID
+  void *getPassID() const override { return &ID; }
+
+  // 核心运行方法
+  bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) override;
+
+  // 获取分析结果
+  std::unique_ptr<AnalysisResultBase> getResult() override { return std::move(CurrentResult); }
+  
+  // ========== 配置接口 ==========
+  
+  /**
+   * 启用针对SysY评测的激进优化模式
+   * 在这种模式下，假设不同参数不会传入相同数组
+   */
+  void enableSysYTestingMode() {
+    aggressiveParameterMode = true;
+    parameterOptimizationEnabled = true;
+  }
+  
+  /**
+   * 使用保守的默认模式（适合通用场景）
+   */
+  void useConservativeMode() {
+    aggressiveParameterMode = false;
+    parameterOptimizationEnabled = false;
+  }
+
+private:
+  std::unique_ptr<AliasAnalysisResult> CurrentResult; // 当前函数的分析结果
+  
+  // ========== 主要分析流程 ==========
+  
+  void collectMemoryAccesses(Function* F);              // 收集内存访问
+  void buildAliasRelations(Function* F);                // 构建别名关系
+  void optimizeForSysY(Function* F);                    // SysY特化优化
+  
+  // ========== 内存位置分析 ==========
+  
+  std::unique_ptr<MemoryLocation> createMemoryLocation(Value* ptr);
+  Value* getBasePointer(Value* ptr);                    // 获取基指针
+  void analyzeMemoryType(MemoryLocation* location);     // 分析内存类型
+  void analyzeIndexPattern(MemoryLocation* location);   // 分析索引模式
+  
+  // ========== 别名关系推断 ==========
+  
+  AliasType analyzeAliasBetween(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2);
+  AliasType compareIndices(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2);
+  AliasType compareLocalArrays(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2);
+  AliasType compareParameters(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2);
+  AliasType compareWithGlobal(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2);
+  AliasType compareMixedTypes(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2);
+  
+  // ========== SysY特化优化 ==========
+  
+  void applySysYConstraints(Function* F);               // 应用SysY语言约束
+  void optimizeParameterAnalysis(Function* F);          // 优化参数分析
+  void optimizeArrayAccessAnalysis(Function* F);        // 优化数组访问分析
+  
+  // ========== 配置和策略控制 ==========
+  
+  bool useAggressiveParameterAnalysis() const { return aggressiveParameterMode; }
+  bool enableParameterOptimization() const { return parameterOptimizationEnabled; }
+  void setAggressiveParameterMode(bool enable) { aggressiveParameterMode = enable; }
+  void setParameterOptimizationEnabled(bool enable) { parameterOptimizationEnabled = enable; }
+  
+  // ========== 辅助优化方法 ==========
+  
+  void optimizeConstantIndexAccesses();                 // 优化常量索引访问
+  void optimizeSequentialAccesses();                   // 优化顺序访问
+  
+  // ========== 辅助方法 ==========
+  
+  bool isConstantValue(Value* val);                     // 是否为常量
+  bool hasLoopVariableInIndices(const std::vector<Value*>& indices, Function* F);
+  int calculateConstantOffset(const std::vector<Value*>& indices);
+  void printStatistics() const;                         // 打印统计信息
+
+private:
+  // ========== 配置选项 ==========
+  bool aggressiveParameterMode = false;                // 激进的参数别名分析模式
+  bool parameterOptimizationEnabled = false;           // 启用参数优化
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Analysis/CallGraphAnalysis.h

@@ -0,0 +1,242 @@
+#pragma once
+
+#include "IR.h"
+#include "Pass.h"
+#include <map>
+#include <set>
+#include <vector>
+#include <memory>
+#include <algorithm>
+#include <unordered_set>
+
+namespace sysy {
+
+// 前向声明
+class CallGraphAnalysisResult;
+
+/**
+ * @brief 调用图节点信息
+ * 存储单个函数在调用图中的信息
+ */
+struct CallGraphNode {
+    Function* function;                    // 关联的函数
+    std::set<Function*> callers;           // 调用此函数的函数集合
+    std::set<Function*> callees;           // 此函数调用的函数集合
+    
+    // 递归信息
+    bool isRecursive;                      // 是否参与递归调用
+    bool isSelfRecursive;                  // 是否自递归
+    int recursiveDepth;                    // 递归深度(-1表示无限递归)
+    
+    // 调用统计
+    size_t totalCallers;                   // 调用者总数
+    size_t totalCallees;                   // 被调用函数总数
+    size_t callSiteCount;                  // 调用点总数
+    
+    CallGraphNode(Function* f) : function(f), isRecursive(false), 
+        isSelfRecursive(false), recursiveDepth(0), totalCallers(0), 
+        totalCallees(0), callSiteCount(0) {}
+};
+
+/**
+ * @brief 调用图分析结果类
+ * 包含整个模块的调用图信息和查询接口
+ */
+class CallGraphAnalysisResult : public AnalysisResultBase {
+public:
+    CallGraphAnalysisResult(Module* M) : AssociatedModule(M) {}
+    ~CallGraphAnalysisResult() override = default;
+
+    // ========== 基础查询接口 ==========
+    
+    /**
+     * 获取函数的调用图节点
+     */
+    const CallGraphNode* getNode(Function* F) const {
+        auto it = nodes.find(F);
+        return (it != nodes.end()) ? it->second.get() : nullptr;
+    }
+    
+    /**
+     * 获取函数的调用图节点（非const版本）
+     */
+    CallGraphNode* getMutableNode(Function* F) {
+        auto it = nodes.find(F);
+        return (it != nodes.end()) ? it->second.get() : nullptr;
+    }
+    
+    /**
+     * 获取所有函数节点
+     */
+    const std::map<Function*, std::unique_ptr<CallGraphNode>>& getAllNodes() const {
+        return nodes;
+    }
+    
+    /**
+     * 检查函数是否存在于调用图中
+     */
+    bool hasFunction(Function* F) const {
+        return nodes.find(F) != nodes.end();
+    }
+
+    // ========== 调用关系查询 ==========
+    
+    /**
+     * 检查是否存在从caller到callee的调用
+     */
+    bool hasCallEdge(Function* caller, Function* callee) const {
+        auto node = getNode(caller);
+        return node && node->callees.count(callee) > 0;
+    }
+    
+    /**
+     * 获取函数的所有调用者
+     */
+    std::vector<Function*> getCallers(Function* F) const {
+        auto node = getNode(F);
+        if (!node) return {};
+        return std::vector<Function*>(node->callers.begin(), node->callers.end());
+    }
+    
+    /**
+     * 获取函数的所有被调用函数
+     */
+    std::vector<Function*> getCallees(Function* F) const {
+        auto node = getNode(F);
+        if (!node) return {};
+        return std::vector<Function*>(node->callees.begin(), node->callees.end());
+    }
+
+    // ========== 递归分析查询 ==========
+    
+    /**
+     * 检查函数是否参与递归调用
+     */
+    bool isRecursive(Function* F) const {
+        auto node = getNode(F);
+        return node && node->isRecursive;
+    }
+    
+    /**
+     * 检查函数是否自递归
+     */
+    bool isSelfRecursive(Function* F) const {
+        auto node = getNode(F);
+        return node && node->isSelfRecursive;
+    }
+    
+    /**
+     * 获取递归深度
+     */
+    int getRecursiveDepth(Function* F) const {
+        auto node = getNode(F);
+        return node ? node->recursiveDepth : 0;
+    }
+
+    // ========== 拓扑排序和SCC ==========
+    
+    /**
+     * 获取函数的拓扑排序结果
+     * 保证被调用函数在调用函数之前
+     */
+    const std::vector<Function*>& getTopologicalOrder() const {
+        return topologicalOrder;
+    }
+    
+    /**
+     * 获取强连通分量列表
+     * 每个SCC表示一个递归函数群
+     */
+    const std::vector<std::vector<Function*>>& getStronglyConnectedComponents() const {
+        return sccs;
+    }
+    
+    /**
+     * 获取函数所在的SCC索引
+     */
+    int getSCCIndex(Function* F) const {
+        auto it = functionToSCC.find(F);
+        return (it != functionToSCC.end()) ? it->second : -1;
+    }
+
+    // ========== 统计信息 ==========
+    
+    struct Statistics {
+        size_t totalFunctions;
+        size_t totalCallEdges;
+        size_t recursiveFunctions;
+        size_t selfRecursiveFunctions;
+        size_t stronglyConnectedComponents;
+        size_t maxSCCSize;
+        double avgCallersPerFunction;
+        double avgCalleesPerFunction;
+    };
+    
+    Statistics getStatistics() const;
+    
+    /**
+     * 打印调用图分析结果
+     */
+    void print() const;
+
+    // ========== 内部构建接口 ==========
+    
+    void addNode(Function* F);
+    void addCallEdge(Function* caller, Function* callee);
+    void computeTopologicalOrder();
+    void computeStronglyConnectedComponents();
+    void analyzeRecursion();
+
+private:
+    Module* AssociatedModule;                                      // 关联的模块
+    std::map<Function*, std::unique_ptr<CallGraphNode>> nodes;     // 调用图节点
+    std::vector<Function*> topologicalOrder;                      // 拓扑排序结果
+    std::vector<std::vector<Function*>> sccs;                     // 强连通分量
+    std::map<Function*, int> functionToSCC;                       // 函数到SCC的映射
+    
+    // 内部辅助方法
+    void dfsTopological(Function* F, std::unordered_set<Function*>& visited, 
+                       std::vector<Function*>& result);
+    void tarjanSCC();
+    void tarjanDFS(Function* F, int& index, std::vector<int>& indices, 
+                  std::vector<int>& lowlinks, std::vector<Function*>& stack, 
+                  std::unordered_set<Function*>& onStack);
+};
+
+/**
+ * @brief SysY调用图分析Pass
+ * Module级别的分析Pass，构建整个模块的函数调用图
+ */
+class CallGraphAnalysisPass : public AnalysisPass {
+public:
+    // 唯一的 Pass ID
+    static void* ID;
+
+    CallGraphAnalysisPass() : AnalysisPass("CallGraphAnalysis", Pass::Granularity::Module) {}
+
+    // 实现 getPassID
+    void* getPassID() const override { return &ID; }
+
+    // 核心运行方法
+    bool runOnModule(Module* M, AnalysisManager& AM) override;
+
+    // 获取分析结果
+    std::unique_ptr<AnalysisResultBase> getResult() override { return std::move(CurrentResult); }
+
+private:
+    std::unique_ptr<CallGraphAnalysisResult> CurrentResult;  // 当前模块的分析结果
+    
+    // ========== 主要分析流程 ==========
+    
+    void buildCallGraph(Module* M);                          // 构建调用图
+    void scanFunctionCalls(Function* F);                     // 扫描函数的调用
+    void processCallInstruction(CallInst* call, Function* caller);  // 处理调用指令
+    
+    // ========== 辅助方法 ==========
+    
+    bool isLibraryFunction(Function* F) const;               // 判断是否为标准库函数
+    bool isIntrinsicFunction(Function* F) const;             // 判断是否为内置函数
+    void printStatistics() const;                            // 打印统计信息
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Analysis/Dom.h

@@ -6,30 +6,82 @@
 #include <set>
 #include <vector>
 #include <algorithm>
+#include <functional>
 
 namespace sysy {
 
-// 支配树分析结果类 (保持不变)
+// 支配树分析结果类
 class DominatorTree : public AnalysisResultBase {
 public:
     DominatorTree(Function* F);
+    // 获取指定基本块的所有支配者
     const std::set<BasicBlock*>* getDominators(BasicBlock* BB) const;
-    BasicBlock* getImmediateDominator(BasicBlock* BB) const;
-    const std::set<BasicBlock*>* getDominanceFrontier(BasicBlock* BB) const;
+    // 获取指定基本块的即时支配者 (Immediate Dominator)
+    BasicBlock* getImmediateDominator(BasicBlock* BB) const;  
+    // 获取指定基本块的支配边界 (Dominance Frontier)
+    const std::set<BasicBlock*>* getDominanceFrontier(BasicBlock* BB) const;   
+    // 获取指定基本块在支配树中的子节点
     const std::set<BasicBlock*>* getDominatorTreeChildren(BasicBlock* BB) const;
+    // 额外的 Getter：获取所有支配者、即时支配者和支配边界的完整映射（可选，主要用于调试或特定场景）
     const std::map<BasicBlock*, std::set<BasicBlock*>>& getDominatorsMap() const { return Dominators; }
     const std::map<BasicBlock*, BasicBlock*>& getIDomsMap() const { return IDoms; }
     const std::map<BasicBlock*, std::set<BasicBlock*>>& getDominanceFrontiersMap() const { return DominanceFrontiers; }
+
+    // 计算所有基本块的支配者集合
     void computeDominators(Function* F);
-    void computeIDoms(Function* F);
+    // 计算所有基本块的即时支配者（内部使用 Lengauer-Tarjan 算法）
+    void computeIDoms(Function* F); 
+    // 计算所有基本块的支配边界
     void computeDominanceFrontiers(Function* F);
+    // 计算支配树的结构（即每个节点的直接子节点）
     void computeDominatorTreeChildren(Function* F);
 private:
+    // 与该支配树关联的函数
     Function* AssociatedFunction;
-    std::map<BasicBlock*, std::set<BasicBlock*>> Dominators;
-    std::map<BasicBlock*, BasicBlock*> IDoms;
-    std::map<BasicBlock*, std::set<BasicBlock*>> DominanceFrontiers;
-    std::map<BasicBlock*, std::set<BasicBlock*>> DominatorTreeChildren;
+    std::map<BasicBlock*, std::set<BasicBlock*>> Dominators;       // 每个基本块的支配者集合
+    std::map<BasicBlock*, BasicBlock*> IDoms;                      // 每个基本块的即时支配者
+    std::map<BasicBlock*, std::set<BasicBlock*>> DominanceFrontiers; // 每个基本块的支配边界
+    std::map<BasicBlock*, std::set<BasicBlock*>> DominatorTreeChildren; // 支配树中每个基本块的子节点
+
+    // ==========================================================
+    // Lengauer-Tarjan 算法内部所需的数据结构和辅助函数
+    // 这些成员是私有的，以封装 LT 算法的复杂性并避免命名空间污染
+    // ==========================================================
+
+    // DFS 遍历相关：
+    std::map<BasicBlock*, int> dfnum_map;            // 存储每个基本块的 DFS 编号
+    std::vector<BasicBlock*> vertex_vec;             // 通过 DFS 编号反向查找对应的基本块指针
+    std::map<BasicBlock*, BasicBlock*> parent_map;   // 存储 DFS 树中每个基本块的父节点
+    int df_counter;                                  // DFS 计数器，也代表 DFS 遍历的总节点数 (N)
+
+    // 半支配者 (Semi-dominator) 相关：
+    std::map<BasicBlock*, BasicBlock*> sdom_map;     // 存储每个基本块的半支配者
+    std::map<BasicBlock*, BasicBlock*> idom_map;     // 存储每个基本块的即时支配者 (IDom)
+    std::map<BasicBlock*, std::vector<BasicBlock*>> bucket_map; // 桶结构，用于存储具有相同半支配者的节点，以延迟 IDom 计算
+
+    // 并查集 (Union-Find) 相关（用于 evalAndCompress 函数）：
+    std::map<BasicBlock*, BasicBlock*> ancestor_map; // 并查集中的父节点（用于路径压缩）
+    std::map<BasicBlock*, BasicBlock*> label_map;    // 并查集中，每个集合的代表节点（或其路径上 sdom 最小的节点）
+
+    // ==========================================================
+    // 辅助计算函数 (私有)
+    // ==========================================================
+
+    // 计算基本块的逆后序遍历 (Reverse Post Order, RPO) 顺序
+    // RPO 用于优化支配者计算和 LT 算法的效率
+    std::vector<BasicBlock*> computeReversePostOrder(Function* F);
+
+    // Lengauer-Tarjan 算法特定的辅助 DFS 函数
+    // 用于初始化 dfnum_map, vertex_vec, parent_map
+    void dfs_lt_helper(BasicBlock* u);                 
+    
+    // 结合了并查集的 Find 操作和 LT 算法的 Eval 操作
+    // 用于在路径压缩时更新 label，找到路径上 sdom 最小的节点
+    BasicBlock* evalAndCompress_lt_helper(BasicBlock* i); 
+    
+    // 并查集的 Link 操作
+    // 将 v_child 挂载到 u_parent 的并查集树下
+    void link_lt_helper(BasicBlock* u_parent, BasicBlock* v_child); 
 };
 
 

src/include/midend/Pass/Analysis/Loop.h

@@ -0,0 +1,618 @@
+#pragma once
+
+#include "Dom.h"
+#include "IR.h"
+#include "Pass.h"
+#include <algorithm>
+#include <functional>
+#include <map>
+#include <memory>
+#include <optional>
+#include <queue>
+#include <set>
+#include <vector>
+
+namespace sysy {
+
+// 前向声明
+class LoopAnalysisResult;
+class AliasAnalysisResult;
+class SideEffectAnalysisResult;
+
+/**
+ * @brief 表示一个识别出的循环。
+ */
+class Loop {
+private:
+  static int NextLoopID; // 静态变量用于分配唯一ID
+  int LoopID;
+public:
+  // 构造函数：指定循环头
+  Loop(BasicBlock *header) : Header(header), LoopID(NextLoopID++) {}
+
+  // 获取循环头
+  BasicBlock *getHeader() const { return Header; }
+
+  // 获取循环的名称 （基于ID）
+  std::string getName() const { return "loop_" + std::to_string(LoopID); }
+  // 获取循环体包含的所有基本块
+  const std::set<BasicBlock *> &getBlocks() const { return LoopBlocks; }
+
+  // 获取循环的出口基本块（即从循环内部跳转到循环外部的基本块）
+  const std::set<BasicBlock *> &getExitBlocks() const { return ExitBlocks; }
+
+  // 获取循环前置块（如果存在），可以为 nullptr
+  BasicBlock *getPreHeader() const { return PreHeader; }
+
+  // 获取直接包含此循环的父循环（如果存在），可以为 nullptr
+  Loop *getParentLoop() const { return ParentLoop; }
+
+  // 获取直接嵌套在此循环内的子循环
+  const std::vector<Loop *> &getNestedLoops() const { return NestedLoops; }
+
+  // 获取循环的层级 (0 表示最外层循环，1 表示嵌套一层，以此类推)
+  int getLoopLevel() const { return Level; }
+
+  // 检查一个基本块是否属于当前循环
+  bool contains(BasicBlock *BB) const { return LoopBlocks.count(BB); }
+
+  // 判断当前循环是否是最内层循环 (没有嵌套子循环)
+  bool isInnermost() const { return NestedLoops.empty(); }
+
+  // 获取循环的深度（从最外层开始计算）
+  int getLoopDepth() const { return Level + 1; }
+
+  // 获取循环体的大小（基本块数量）
+  size_t getLoopSize() const { return LoopBlocks.size(); }
+
+  // 检查循环是否有唯一的外部前驱（即是否有前置块）
+  bool hasUniquePreHeader() const { return PreHeader != nullptr; }
+
+  // 检查循环是否是最外层循环（没有父循环）
+  bool isOutermost() const { return getParentLoop() == nullptr; }
+
+  // 获取循环的所有出口（从循环内到循环外的基本块）
+  std::vector<BasicBlock*> getExitingBlocks() const {
+    std::vector<BasicBlock*> exitingBlocks;
+    for (BasicBlock* bb : LoopBlocks) {
+      for (BasicBlock* succ : bb->getSuccessors()) {
+        if (!contains(succ)) {
+          exitingBlocks.push_back(bb);
+          break; // 每个基本块只添加一次
+        }
+      }
+    }
+    return exitingBlocks;
+  }
+
+  // 判断循环是否是简单循环（只有一个回边）
+  bool isSimpleLoop() const {
+    int backEdgeCount = 0;
+    for (BasicBlock* pred : Header->getPredecessors()) {
+      if (contains(pred)) {
+        backEdgeCount++;
+      }
+    }
+    return backEdgeCount == 1;
+  }
+
+  /**
+   * 获取所有出口目标块 (循环外接收循环出口边的块)
+   * 使用场景: 循环后置处理、phi节点分析
+   */
+  std::vector<BasicBlock*> getExitTargetBlocks() const {
+    std::set<BasicBlock*> exitTargetSet;
+    for (BasicBlock* bb : LoopBlocks) {
+      for (BasicBlock* succ : bb->getSuccessors()) {
+        if (!contains(succ)) {
+          exitTargetSet.insert(succ);
+        }
+      }
+    }
+    return std::vector<BasicBlock*>(exitTargetSet.begin(), exitTargetSet.end());
+  }
+
+  /**
+   * 计算循环的"深度"相对于指定的祖先循环
+   * 使用场景: 相对深度计算、嵌套分析
+   */
+  int getRelativeDepth(Loop* ancestor) const {
+    if (this == ancestor) return 0;
+    
+    int depth = 0;
+    Loop* current = this->ParentLoop;
+    while (current && current != ancestor) {
+      depth++;
+      current = current->ParentLoop;
+    }
+    
+    return current == ancestor ? depth : -1; // -1表示不是祖先关系
+  }
+
+  /**
+   * 检查循环是否包含函数调用
+   * 使用场景: 内联决策、副作用分析
+   */
+  bool containsFunctionCalls() const {
+    for (BasicBlock* bb : LoopBlocks) {
+      for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+        if (dynamic_cast<CallInst*>(inst.get())) {
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+    return false;
+  }
+
+  /**
+   * 检查循环是否可能有副作用（基于副作用分析结果）
+   * 使用场景: 循环优化决策、并行化分析
+   */
+  bool mayHaveSideEffects(SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis) const;
+
+  /**
+   * 检查循环是否访问全局内存（基于别名分析结果）
+   * 使用场景: 并行化分析、缓存优化
+   */
+  bool accessesGlobalMemory(AliasAnalysisResult* aliasAnalysis) const;
+
+  /**
+   * 检查循环是否有可能的内存别名冲突
+   * 使用场景: 向量化分析、并行化决策
+   */
+  bool hasMemoryAliasConflicts(AliasAnalysisResult* aliasAnalysis) const;
+
+  /**
+   * 估算循环的"热度" (基于嵌套深度和大小)
+   * 使用场景: 优化优先级、资源分配
+   */
+  double getLoopHotness() const {
+    // 简单的热度估算: 深度权重 + 大小惩罚
+    double hotness = std::pow(2.0, Level); // 深度越深越热
+    hotness /= std::sqrt(LoopBlocks.size()); // 大小越大相对热度降低
+    return hotness;
+  }
+
+  // --- 供 LoopAnalysisPass 内部调用的方法，用于构建 Loop 对象 ---
+  void addBlock(BasicBlock *BB) { LoopBlocks.insert(BB); }
+  void addExitBlock(BasicBlock *BB) { ExitBlocks.insert(BB); }
+  void setPreHeader(BasicBlock *BB) { PreHeader = BB; }
+  void setParentLoop(Loop *loop) { ParentLoop = loop; }
+  void addNestedLoop(Loop *loop) { NestedLoops.push_back(loop); }
+  void setLoopLevel(int level) { Level = level; }
+  void clearNestedLoops() { NestedLoops.clear(); }
+private:
+  BasicBlock *Header;                // 循环头基本块
+  std::set<BasicBlock *> LoopBlocks; // 循环体包含的基本块集合
+  std::set<BasicBlock *> ExitBlocks; // 循环出口基本块集合
+  BasicBlock *PreHeader = nullptr;   // 循环前置块 (Optional)
+  Loop *ParentLoop = nullptr;        // 父循环 (用于嵌套)
+  std::vector<Loop *> NestedLoops;   // 嵌套的子循环
+  int Level = -1;                    // 循环的层级，-1表示未计算
+};
+
+/**
+ * @brief 循环分析结果类。
+ * 包含一个函数中所有识别出的循环，并提供高效的查询缓存机制。
+ */
+class LoopAnalysisResult : public AnalysisResultBase {
+public:
+  LoopAnalysisResult(Function *F) : AssociatedFunction(F) {}
+  ~LoopAnalysisResult() override = default;
+
+  // ========== 缓存统计结构 ==========
+  struct CacheStats {
+    size_t innermostLoopsCached;
+    size_t outermostLoopsCached;
+    size_t loopsByDepthCached;
+    size_t containingLoopsCached;
+    size_t allNestedLoopsCached;
+    size_t totalCachedQueries;
+  };
+
+private:
+  // ========== 高频查询缓存 ==========
+  mutable std::optional<std::vector<Loop*>> cachedInnermostLoops;
+  mutable std::optional<std::vector<Loop*>> cachedOutermostLoops;
+  mutable std::optional<int> cachedMaxDepth;
+  mutable std::optional<size_t> cachedLoopCount;
+  mutable std::map<int, std::vector<Loop*>> cachedLoopsByDepth;
+  
+  // ========== 中频查询缓存 ==========
+  mutable std::map<BasicBlock*, Loop*> cachedInnermostContainingLoop;
+  mutable std::map<Loop*, std::set<Loop*>> cachedAllNestedLoops; // 递归嵌套
+  mutable std::map<BasicBlock*, std::vector<Loop*>> cachedAllContainingLoops;
+  
+  // ========== 缓存状态管理 ==========
+  mutable bool cacheValid = true;
+
+  // 内部辅助方法
+  void invalidateCache() const {
+    cachedInnermostLoops.reset();
+    cachedOutermostLoops.reset();
+    cachedMaxDepth.reset();
+    cachedLoopCount.reset();
+    cachedLoopsByDepth.clear();
+    cachedInnermostContainingLoop.clear();
+    cachedAllNestedLoops.clear();
+    cachedAllContainingLoops.clear();
+    cacheValid = false;
+  }
+  
+  void ensureCacheValid() const {
+    if (!cacheValid) {
+      // 重新计算基础缓存
+      computeBasicCache();
+      cacheValid = true;
+    }
+  }
+  
+  void computeBasicCache() const {
+    // 计算最内层循环
+    if (!cachedInnermostLoops) {
+      cachedInnermostLoops = std::vector<Loop*>();
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        if (loop->isInnermost()) {
+          cachedInnermostLoops->push_back(loop.get());
+        }
+      }
+    }
+    
+    // 计算最外层循环
+    if (!cachedOutermostLoops) {
+      cachedOutermostLoops = std::vector<Loop*>();
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        if (loop->isOutermost()) {
+          cachedOutermostLoops->push_back(loop.get());
+        }
+      }
+    }
+    
+    // 计算最大深度
+    if (!cachedMaxDepth) {
+      int maxDepth = 0;
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        maxDepth = std::max(maxDepth, loop->getLoopDepth());
+      }
+      cachedMaxDepth = maxDepth;
+    }
+    
+    // 计算循环总数
+    if (!cachedLoopCount) {
+      cachedLoopCount = AllLoops.size();
+    }
+  }
+
+public:
+  // ========== 基础接口 ==========
+
+  // 添加一个识别出的循环到结果中
+  void addLoop(std::unique_ptr<Loop> loop) {
+    invalidateCache(); // 添加新循环时失效缓存
+    AllLoops.push_back(std::move(loop));
+    LoopMap[AllLoops.back()->getHeader()] = AllLoops.back().get();
+  }
+
+  // 获取所有识别出的循环（unique_ptr 管理内存）
+  const std::vector<std::unique_ptr<Loop>> &getAllLoops() const { return AllLoops; }
+
+  // ========== 高频查询接口 ==========
+  
+  /**
+   * 获取所有最内层循环 - 循环优化的主要目标
+   * 使用场景: 循环展开、向量化、循环不变量外提
+   */
+  const std::vector<Loop*>& getInnermostLoops() const {
+    ensureCacheValid();
+    if (!cachedInnermostLoops) {
+      cachedInnermostLoops = std::vector<Loop*>();
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        if (loop->isInnermost()) {
+          cachedInnermostLoops->push_back(loop.get());
+        }
+      }
+    }
+    return *cachedInnermostLoops;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取所有最外层循环
+   * 使用场景: 循环树遍历、整体优化策略
+   */
+  const std::vector<Loop*>& getOutermostLoops() const {
+    ensureCacheValid();
+    if (!cachedOutermostLoops) {
+      cachedOutermostLoops = std::vector<Loop*>();
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        if (loop->isOutermost()) {
+          cachedOutermostLoops->push_back(loop.get());
+        }
+      }
+    }
+    return *cachedOutermostLoops;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取指定深度的所有循环
+   * 使用场景: 分层优化、循环展开决策、并行化分析
+   */
+  const std::vector<Loop*>& getLoopsAtDepth(int depth) const {
+    ensureCacheValid();
+    if (cachedLoopsByDepth.find(depth) == cachedLoopsByDepth.end()) {
+      std::vector<Loop*> result;
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        if (loop->getLoopDepth() == depth) {
+          result.push_back(loop.get());
+        }
+      }
+      cachedLoopsByDepth[depth] = std::move(result);
+    }
+    return cachedLoopsByDepth[depth];
+  }
+  
+  /**
+   * 获取最大循环嵌套深度
+   * 使用场景: 优化预算分配、编译时间控制
+   */
+  int getMaxLoopDepth() const {
+    ensureCacheValid();
+    if (!cachedMaxDepth) {
+      int maxDepth = 0;
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        maxDepth = std::max(maxDepth, loop->getLoopDepth());
+      }
+      cachedMaxDepth = maxDepth;
+    }
+    return *cachedMaxDepth;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取循环总数
+   * 使用场景: 统计信息、优化决策
+   */
+  size_t getLoopCount() const {
+    ensureCacheValid();
+    if (!cachedLoopCount) {
+      cachedLoopCount = AllLoops.size();
+    }
+    return *cachedLoopCount;
+  }
+
+  // 获取指定深度的循环数量
+  size_t getLoopCountAtDepth(int depth) const {
+    return getLoopsAtDepth(depth).size();
+  }
+
+  // 检查函数是否包含循环
+  bool hasLoops() const { return !AllLoops.empty(); }
+
+  // ========== 中频查询接口 ==========
+  
+  /**
+   * 获取包含指定基本块的最内层循环
+   * 使用场景: 活跃性分析、寄存器分配、指令调度
+   */
+  Loop* getInnermostContainingLoop(BasicBlock* BB) const {
+    ensureCacheValid();
+    if (cachedInnermostContainingLoop.find(BB) == cachedInnermostContainingLoop.end()) {
+      Loop* result = nullptr;
+      int maxDepth = -1;
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        if (loop->contains(BB) && loop->getLoopDepth() > maxDepth) {
+          result = loop.get();
+          maxDepth = loop->getLoopDepth();
+        }
+      }
+      cachedInnermostContainingLoop[BB] = result;
+    }
+    return cachedInnermostContainingLoop[BB];
+  }
+  
+  /**
+   * 获取包含指定基本块的所有循环 (从外到内排序)
+   * 使用场景: 循环间优化、依赖分析
+   */
+  const std::vector<Loop*>& getAllContainingLoops(BasicBlock* BB) const {
+    ensureCacheValid();
+    if (cachedAllContainingLoops.find(BB) == cachedAllContainingLoops.end()) {
+      std::vector<Loop*> result;
+      for (const auto& loop : AllLoops) {
+        if (loop->contains(BB)) {
+          result.push_back(loop.get());
+        }
+      }
+      // 按深度排序 (外层到内层)
+      std::sort(result.begin(), result.end(), 
+                [](Loop* a, Loop* b) { return a->getLoopDepth() < b->getLoopDepth(); });
+      cachedAllContainingLoops[BB] = std::move(result);
+    }
+    return cachedAllContainingLoops[BB];
+  }
+  
+  /**
+   * 获取指定循环的所有嵌套子循环 (递归)
+   * 使用场景: 循环树分析、嵌套优化
+   */
+  const std::set<Loop*>& getAllNestedLoops(Loop* loop) const {
+    ensureCacheValid();
+    if (cachedAllNestedLoops.find(loop) == cachedAllNestedLoops.end()) {
+      std::set<Loop*> result;
+      std::function<void(Loop*)> collectNested = [&](Loop* current) {
+        for (Loop* nested : current->getNestedLoops()) {
+          result.insert(nested);
+          collectNested(nested); // 递归收集
+        }
+      };
+      collectNested(loop);
+      cachedAllNestedLoops[loop] = std::move(result);
+    }
+    return cachedAllNestedLoops[loop];
+  }
+
+  // ========== 利用别名和副作用分析的查询接口 ==========
+  
+  /**
+   * 获取所有纯循环（无副作用的循环）
+   * 并行化、循环优化
+   */
+  std::vector<Loop*> getPureLoops(SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis) const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    if (!sideEffectAnalysis) return result;
+    
+    for (const auto& loop : AllLoops) {
+      if (!loop->mayHaveSideEffects(sideEffectAnalysis)) {
+        result.push_back(loop.get());
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取所有只访问局部内存的循环
+   * 缓存优化、局部性分析
+   */
+  std::vector<Loop*> getLocalMemoryLoops(AliasAnalysisResult* aliasAnalysis) const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    if (!aliasAnalysis) return result;
+    
+    for (const auto& loop : AllLoops) {
+      if (!loop->accessesGlobalMemory(aliasAnalysis)) {
+        result.push_back(loop.get());
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取所有无内存别名冲突的循环
+   * 向量化、并行化
+   */
+  std::vector<Loop*> getNoAliasConflictLoops(AliasAnalysisResult* aliasAnalysis) const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    if (!aliasAnalysis) return result;
+    
+    for (const auto& loop : AllLoops) {
+      if (!loop->hasMemoryAliasConflicts(aliasAnalysis)) {
+        result.push_back(loop.get());
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+
+  // ========== 低频查询接口(不缓存) ==========
+  
+  /**
+   * 检查两个循环是否有嵌套关系
+   * 循环间依赖分析
+   */
+  bool isNestedLoop(Loop* inner, Loop* outer) const {
+    if (inner == outer) return false;
+    
+    Loop* current = inner->getParentLoop();
+    while (current) {
+      if (current == outer) return true;
+      current = current->getParentLoop();
+    }
+    return false;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取两个循环的最近公共祖先循环
+   * 循环融合分析、优化范围确定
+   */
+  Loop* getLowestCommonAncestor(Loop* loop1, Loop* loop2) const {
+    if (!loop1 || !loop2) return nullptr;
+    if (loop1 == loop2) return loop1;
+    
+    // 收集loop1的所有祖先
+    std::set<Loop*> ancestors1;
+    Loop* current = loop1;
+    while (current) {
+      ancestors1.insert(current);
+      current = current->getParentLoop();
+    }
+    
+    // 查找loop2祖先链中第一个在ancestors1中的循环
+    current = loop2;
+    while (current) {
+      if (ancestors1.count(current)) {
+        return current;
+      }
+      current = current->getParentLoop();
+    }
+    
+    return nullptr; // 没有公共祖先
+  }
+
+  // 通过循环头获取 Loop 对象
+  Loop *getLoopForHeader(BasicBlock *header) const {
+    auto it = LoopMap.find(header);
+    return (it != LoopMap.end()) ? it->second : nullptr;
+  }
+
+  // 通过某个基本块获取包含它的最内层循环 (向后兼容接口)
+  Loop *getLoopContainingBlock(BasicBlock *BB) const {
+    return getInnermostContainingLoop(BB);
+  }
+
+  // ========== 缓存管理接口 ==========
+  
+  /**
+   * 手动失效缓存 (可删除)
+   */
+  void invalidateQueryCache() const {
+    invalidateCache();
+  }
+  
+  /**
+   * 获取缓存统计信息
+   */
+  CacheStats getCacheStats() const {
+    CacheStats stats = {};
+    stats.innermostLoopsCached = cachedInnermostLoops.has_value() ? 1 : 0;
+    stats.outermostLoopsCached = cachedOutermostLoops.has_value() ? 1 : 0;
+    stats.loopsByDepthCached = cachedLoopsByDepth.size();
+    stats.containingLoopsCached = cachedInnermostContainingLoop.size();
+    stats.allNestedLoopsCached = cachedAllNestedLoops.size();
+    stats.totalCachedQueries = stats.innermostLoopsCached + stats.outermostLoopsCached + 
+                               stats.loopsByDepthCached + stats.containingLoopsCached + 
+                               stats.allNestedLoopsCached;
+    return stats;
+  }
+
+  // 打印分析结果
+  void print() const;
+  void printBBSet(const std::string &prefix, const std::set<BasicBlock *> &s) const;
+  void printLoopVector(const std::string &prefix, const std::vector<Loop *> &loops) const;
+
+private:
+  Function *AssociatedFunction;                // 结果关联的函数
+  std::vector<std::unique_ptr<Loop>> AllLoops; // 所有识别出的循环
+  std::map<BasicBlock *, Loop *> LoopMap;      // 循环头到 Loop* 的映射，方便查找
+};
+
+/**
+ * @brief 循环分析遍。
+ * 识别函数中的所有循环，并生成 LoopAnalysisResult。
+ */
+class LoopAnalysisPass : public AnalysisPass {
+public:
+  // 唯一的 Pass ID，需要在 .cpp 文件中定义
+  static void *ID;
+
+  LoopAnalysisPass() : AnalysisPass("LoopAnalysis", Pass::Granularity::Function) {}
+
+  // 实现 getPassID
+  void *getPassID() const override { return &ID; }
+
+  // 核心运行方法：在每个函数上执行循环分析
+  bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) override;
+
+  // 获取分析结果
+  std::unique_ptr<AnalysisResultBase> getResult() override { return std::move(CurrentResult); }
+
+private:
+  std::unique_ptr<LoopAnalysisResult> CurrentResult; // 当前函数的分析结果
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Analysis/LoopCharacteristics.h

@@ -0,0 +1,360 @@
+#pragma once
+
+#include "Dom.h"         // 支配树分析依赖
+#include "Loop.h"        // 循环分析依赖
+#include "Liveness.h"    // 活跃性分析依赖
+#include "AliasAnalysis.h" // 别名分析依赖
+#include "SideEffectAnalysis.h" // 副作用分析依赖
+#include "CallGraphAnalysis.h" // 调用图分析依赖
+#include "IR.h"          // IR定义
+#include "Pass.h"        // Pass框架
+#include <algorithm>
+#include <map>
+#include <memory>
+#include <optional>
+#include <set>
+#include <vector>
+
+namespace sysy {
+
+// 前向声明
+class LoopCharacteristicsResult;
+
+enum IVKind {
+  kBasic,        // 基本归纳变量
+  kLinear,     // 线性归纳变量
+  kCmplx       // 复杂派生归纳变量
+} ;          // 归纳变量类型
+
+struct InductionVarInfo {
+  Value* div;                  // 派生归纳变量的指令
+  Value* base = nullptr;                 // 其根phi或BIV或DIV
+  std::pair<Value*, Value*> Multibase = {nullptr, nullptr}; // 多个BIV
+  Instruction::Kind Instkind;      // 操作类型
+  int factor = 1;              // 系数（如i*2+3的2）
+  int offset = 0;              // 常量偏移
+  bool valid;    // 是否线性可归约
+  IVKind ivkind;          // 归纳变量类型
+
+
+static std::unique_ptr<InductionVarInfo> createBasicBIV(Value* v, Instruction::Kind kind, Value* base = nullptr, int factor = 1, int offset = 0) {
+  return std::make_unique<InductionVarInfo>(
+    InductionVarInfo{v, base, {nullptr, nullptr}, kind, factor, offset, true, IVKind::kBasic}
+  );
+}
+
+static std::unique_ptr<InductionVarInfo> createSingleDIV(Value* v, Instruction::Kind kind, Value* base = nullptr, int factor = 1, int offset = 0) {
+  return std::make_unique<InductionVarInfo>(
+    InductionVarInfo{v, base, {nullptr, nullptr}, kind, factor, offset, true,  IVKind::kLinear}
+  );
+}
+
+static std::unique_ptr<InductionVarInfo> createDoubleDIV(Value* v, Instruction::Kind kind, Value* base1 = nullptr,  Value* base2 = nullptr, int factor = 1, int offset = 0) {
+  return std::make_unique<InductionVarInfo>(
+    InductionVarInfo{v, nullptr, {base1, base2}, kind, factor, offset, false, IVKind::kCmplx}
+  );
+}
+};
+
+/**
+ * @brief 循环特征信息结构 - 基础循环分析阶段
+ * 存储循环的基本特征信息，为后续精确分析提供基础
+ */
+struct LoopCharacteristics {
+  Loop* loop;                                    // 关联的循环对象
+
+  // ========== 基础循环形式分析 ==========
+  bool isCountingLoop;                         // 是否为计数循环 (for i=0; i<n; i++)
+  bool isSimpleForLoop;                        // 是否为简单for循环
+  bool hasComplexControlFlow;                  // 是否有复杂控制流 (break, continue)
+  bool isInnermost;                            // 是否为最内层循环
+  
+  // ========== 归纳变量分析 ==========
+  
+  // ========== 基础循环不变量分析 ==========
+  std::unordered_set<Value*> loopInvariants;              // 循环不变量
+  std::unordered_set<Instruction*> invariantInsts;       // 可提升的不变指令
+
+  std::vector<std::unique_ptr<InductionVarInfo>> InductionVars;     // 归纳变量
+  
+  // ========== 基础边界分析 ==========
+  std::optional<int> staticTripCount;          // 静态循环次数（如果可确定）
+  bool hasKnownBounds;                         // 是否有已知边界
+  
+  // ========== 基础纯度和副作用分析 ==========
+  bool isPure;                                 // 是否为纯循环（无副作用）
+  bool accessesOnlyLocalMemory;                // 是否只访问局部内存
+  bool hasNoMemoryAliasConflicts;              // 是否无内存别名冲突
+  
+  // ========== 基础内存访问模式分析 ==========
+  struct MemoryAccessPattern {
+    std::vector<Instruction*> loadInsts;       // load指令列表
+    std::vector<Instruction*> storeInsts;      // store指令列表
+    bool isArrayParameter;                     // 是否为数组参数访问
+    bool isGlobalArray;                        // 是否为全局数组访问
+    bool hasConstantIndices;                   // 是否使用常量索引
+  };
+  std::map<Value*, MemoryAccessPattern> memoryPatterns; // 内存访问模式
+  
+  // ========== 基础性能特征 ==========
+  size_t instructionCount;                     // 循环体指令数
+  size_t memoryOperationCount;                 // 内存操作数
+  size_t arithmeticOperationCount;             // 算术操作数
+  double computeToMemoryRatio;                 // 计算与内存操作比率
+  
+  // ========== 基础优化提示 ==========
+  bool benefitsFromUnrolling;                  // 是否适合循环展开
+  int suggestedUnrollFactor;                   // 建议的展开因子
+  
+  // 构造函数 - 简化的基础分析初始化
+  LoopCharacteristics(Loop* l) : loop(l), 
+    isCountingLoop(false), isSimpleForLoop(false), hasComplexControlFlow(false),
+    isInnermost(false), hasKnownBounds(false), isPure(false), 
+    accessesOnlyLocalMemory(false), hasNoMemoryAliasConflicts(false),
+    benefitsFromUnrolling(false), suggestedUnrollFactor(1), 
+    instructionCount(0), memoryOperationCount(0),
+    arithmeticOperationCount(0), computeToMemoryRatio(0.0) {}
+};
+
+/**
+ * @brief 循环特征分析结果类
+ * 包含函数中所有循环的特征信息，并提供查询接口
+ */
+class LoopCharacteristicsResult : public AnalysisResultBase {
+public:
+  LoopCharacteristicsResult(Function *F) : AssociatedFunction(F) {}
+  ~LoopCharacteristicsResult() override = default;
+
+  // ========== 基础接口 ==========
+  
+  /**
+   * 添加循环特征信息
+   */
+  void addLoopCharacteristics(std::unique_ptr<LoopCharacteristics> characteristics) {
+    auto* loop = characteristics->loop;
+    CharacteristicsMap[loop] = std::move(characteristics);
+  }
+  
+  /**
+   * 获取指定循环的特征信息
+   */
+  const LoopCharacteristics* getCharacteristics(Loop* loop) const {
+    auto it = CharacteristicsMap.find(loop);
+    return (it != CharacteristicsMap.end()) ? it->second.get() : nullptr;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取所有循环特征信息
+   */
+  const std::map<Loop*, std::unique_ptr<LoopCharacteristics>>& getAllCharacteristics() const {
+    return CharacteristicsMap;
+  }
+
+  // ========== 核心查询接口 ==========
+  
+  /**
+   * 获取所有计数循环
+   */
+  std::vector<Loop*> getCountingLoops() const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    for (const auto& [loop, chars] : CharacteristicsMap) {
+      if (chars->isCountingLoop) {
+        result.push_back(loop);
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取所有纯循环（无副作用）
+   */
+  std::vector<Loop*> getPureLoops() const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    for (const auto& [loop, chars] : CharacteristicsMap) {
+      if (chars->isPure) {
+        result.push_back(loop);
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取所有只访问局部内存的循环
+   */
+  std::vector<Loop*> getLocalMemoryOnlyLoops() const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    for (const auto& [loop, chars] : CharacteristicsMap) {
+      if (chars->accessesOnlyLocalMemory) {
+        result.push_back(loop);
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取所有无内存别名冲突的循环
+   */
+  std::vector<Loop*> getNoAliasConflictLoops() const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    for (const auto& [loop, chars] : CharacteristicsMap) {
+      if (chars->hasNoMemoryAliasConflicts) {
+        result.push_back(loop);
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+  
+  /**
+   * 获取所有适合展开的循环
+   */
+  std::vector<Loop*> getUnrollingCandidates() const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    for (const auto& [loop, chars] : CharacteristicsMap) {
+      if (chars->benefitsFromUnrolling) {
+        result.push_back(loop);
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+  
+  /**
+   * 根据热度排序循环 (用于优化优先级)
+   */
+  std::vector<Loop*> getLoopsByHotness() const {
+    std::vector<Loop*> result;
+    for (const auto& [loop, chars] : CharacteristicsMap) {
+      result.push_back(loop);
+    }
+    
+    // 按循环热度排序 (嵌套深度 + 循环次数 + 指令数)
+    std::sort(result.begin(), result.end(), [](Loop* a, Loop* b) {
+      double hotnessA = a->getLoopHotness();
+      double hotnessB = b->getLoopHotness();
+      return hotnessA > hotnessB; // 降序排列
+    });
+    
+    return result;
+  }
+
+  // ========== 基础统计接口 ==========
+  
+  /**
+   * 获取基础优化统计信息
+   */
+  struct BasicOptimizationStats {
+    size_t totalLoops;
+    size_t countingLoops;
+    size_t unrollingCandidates;
+    size_t pureLoops;
+    size_t localMemoryOnlyLoops;
+    size_t noAliasConflictLoops;
+    double avgInstructionCount;
+    double avgComputeMemoryRatio;
+  };
+  
+  BasicOptimizationStats getOptimizationStats() const {
+    BasicOptimizationStats stats = {};
+    stats.totalLoops = CharacteristicsMap.size();
+    
+    size_t totalInstructions = 0;
+    double totalComputeMemoryRatio = 0.0;
+    
+    for (const auto& [loop, chars] : CharacteristicsMap) {
+      if (chars->isCountingLoop) stats.countingLoops++;
+      if (chars->benefitsFromUnrolling) stats.unrollingCandidates++;
+      if (chars->isPure) stats.pureLoops++;
+      if (chars->accessesOnlyLocalMemory) stats.localMemoryOnlyLoops++;
+      if (chars->hasNoMemoryAliasConflicts) stats.noAliasConflictLoops++;
+      
+      totalInstructions += chars->instructionCount;
+      totalComputeMemoryRatio += chars->computeToMemoryRatio;
+    }
+    
+    if (stats.totalLoops > 0) {
+      stats.avgInstructionCount = static_cast<double>(totalInstructions) / stats.totalLoops;
+      stats.avgComputeMemoryRatio = totalComputeMemoryRatio / stats.totalLoops;
+    }
+    
+    return stats;
+  }
+
+  // 打印分析结果
+  void print() const;
+
+private:
+  Function *AssociatedFunction;                                    // 关联的函数
+  std::map<Loop*, std::unique_ptr<LoopCharacteristics>> CharacteristicsMap; // 循环特征映射
+};
+
+/**
+ * @brief 基础循环特征分析遍
+ * 在循环规范化前执行，进行基础的循环特征分析，为后续精确分析提供基础
+ */
+class LoopCharacteristicsPass : public AnalysisPass {
+public:
+  // 唯一的 Pass ID
+  static void *ID;
+
+  LoopCharacteristicsPass() : AnalysisPass("LoopCharacteristics", Pass::Granularity::Function) {}
+
+  // 实现 getPassID
+  void *getPassID() const override { return &ID; }
+
+  // 核心运行方法
+  bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) override;
+
+  // 获取分析结果
+  std::unique_ptr<AnalysisResultBase> getResult() override { return std::move(CurrentResult); }
+
+private:
+  std::unique_ptr<LoopCharacteristicsResult> CurrentResult;
+  
+  // ========== 缓存的分析结果 ==========
+  LoopAnalysisResult* loopAnalysis;           // 循环结构分析结果
+  AliasAnalysisResult* aliasAnalysis;         // 别名分析结果  
+  SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis; // 副作用分析结果
+  
+  // ========== 核心分析方法 ==========
+  void analyzeLoop(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // 基础循环形式分析
+  void analyzeLoopForm(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // 基础性能指标计算
+  void computePerformanceMetrics(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // 基础纯度和副作用分析
+  void analyzePurityAndSideEffects(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // 基础归纳变量识别
+  void identifyBasicInductionVariables(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // 循环不变量识别
+  void identifyBasicLoopInvariants(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // 基础边界分析
+  void analyzeBasicLoopBounds(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // 基础内存访问模式分析
+  void analyzeBasicMemoryAccessPatterns(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // 基础优化评估
+  void evaluateBasicOptimizationOpportunities(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // ========== 辅助方法 ==========
+  bool isClassicLoopInvariant(Value* val, Loop* loop, const std::unordered_set<Value*>& invariants);
+  void findDerivedInductionVars(Value* root,
+    Value* base, // 只传单一BIV base
+    Loop* loop,
+    std::vector<std::unique_ptr<InductionVarInfo>>& ivs,
+    std::set<Value*>& visited
+  );
+  bool isBasicInductionVariable(Value* val, Loop* loop);
+  // ========== 循环不变量分析辅助方法 ==========
+  bool isInvariantOperands(Instruction* inst, Loop* loop, const std::unordered_set<Value*>& invariants);
+  bool isMemoryLocationModifiedInLoop(Value* ptr, Loop* loop);
+  bool isMemoryLocationLoadedInLoop(Value* ptr, Loop* loop, Instruction* excludeInst = nullptr);
+  bool isPureFunction(Function* calledFunc);
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Analysis/LoopVectorization.h

@@ -0,0 +1,250 @@
+#pragma once
+
+#include "Pass.h"
+#include "Loop.h" 
+#include "LoopCharacteristics.h"
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include "SideEffectAnalysis.h"
+#include <vector>
+#include <map>
+#include <memory>
+#include <set>
+#include <string>
+
+namespace sysy {
+
+/**
+ * @brief 依赖类型枚举 - 只考虑真正影响并行性的依赖
+ * 
+ * 依赖类型分析说明：
+ * - TRUE_DEPENDENCE (RAW): 真依赖，必须保持原始执行顺序，是最关键的依赖
+ * - ANTI_DEPENDENCE (WAR): 反依赖，影响指令重排序，可通过寄存器重命名等技术缓解
+ * - OUTPUT_DEPENDENCE (WAW): 输出依赖，相对较少但需要考虑，可通过变量私有化解决
+ * 
+ */
+enum class DependenceType {
+  TRUE_DEPENDENCE,    // 真依赖 (RAW) - 读后写流依赖，最重要的依赖类型
+  ANTI_DEPENDENCE,    // 反依赖 (WAR) - 写后读反向依赖，影响指令重排序  
+  OUTPUT_DEPENDENCE   // 输出依赖 (WAW) - 写后写，相对较少但需要考虑
+};
+
+/**
+ * @brief 依赖向量 - 表示两个内存访问之间的迭代距离
+ * 例如：a[i] 和 a[i+1] 之间的依赖向量是 [1]
+ *       a[i][j] 和 a[i+1][j-2] 之间的依赖向量是 [1,-2]
+ */
+struct DependenceVector {
+  std::vector<int> distances;    // 每个循环层次的依赖距离
+  bool isConstant;               // 是否为常量距离
+  bool isKnown;                  // 是否已知距离
+  
+  DependenceVector(size_t loopDepth) : distances(loopDepth, 0), isConstant(false), isKnown(false) {}
+  
+  // 检查是否为循环无关依赖
+  bool isLoopIndependent() const {
+    for (int dist : distances) {
+      if (dist != 0) return false;
+    }
+    return true;
+  }
+  
+  // 获取词典序方向向量
+  std::vector<int> getDirectionVector() const;
+  
+  // 检查是否可以通过向量化处理
+  bool isVectorizationSafe() const;
+};
+
+/**
+ * @brief 精确依赖关系 - 包含依赖向量的详细依赖信息
+ */
+struct PreciseDependence {
+  Instruction* source;
+  Instruction* sink;
+  DependenceType type;
+  DependenceVector dependenceVector;
+  Value* memoryLocation;
+  
+  // 并行化相关
+  bool allowsParallelization;    // 是否允许并行化
+  bool requiresSynchronization;  // 是否需要同步
+  bool isReductionDependence;    // 是否为归约依赖
+  
+  PreciseDependence(size_t loopDepth) : dependenceVector(loopDepth), 
+    allowsParallelization(true), requiresSynchronization(false), isReductionDependence(false) {}
+};
+
+/**
+ * @brief 向量化分析信息 - 暂时搁置，保留接口
+ */
+struct VectorizationAnalysis {
+  bool isVectorizable;                        // 固定为false，暂不支持
+  int suggestedVectorWidth;                   // 固定为1
+  std::vector<std::string> preventingFactors; // 阻止向量化的因素
+  
+  VectorizationAnalysis() : isVectorizable(false), suggestedVectorWidth(1) {
+    preventingFactors.push_back("Vectorization temporarily disabled");
+  }
+};
+
+/**
+ * @brief 并行化分析信息
+ */
+struct ParallelizationAnalysis {
+  bool isParallelizable;                     // 是否可并行化
+  int suggestedThreadCount;                  // 建议的线程数
+  std::vector<std::string> preventingFactors; // 阻止并行化的因素
+  
+  // 并行化模式
+  enum ParallelizationType { 
+    NONE,                    // 不可并行化
+    EMBARRASSINGLY_PARALLEL, // 完全并行
+    REDUCTION_PARALLEL,      // 归约并行
+    PIPELINE_PARALLEL,       // 流水线并行
+    CONDITIONAL_PARALLEL     // 条件并行
+  } parallelType;
+  
+  // 负载均衡
+  bool hasLoadBalance;                       // 是否有良好的负载均衡
+  bool isDynamicLoadBalanced;                // 是否需要动态负载均衡
+  double workComplexity;                     // 工作复杂度估计
+  
+  // 同步需求
+  bool requiresReduction;                    // 是否需要归约操作
+  bool requiresBarrier;                      // 是否需要屏障同步
+  std::set<Value*> sharedVariables;         // 共享变量
+  std::set<Value*> reductionVariables;      // 归约变量
+  std::set<Value*> privatizableVariables;   // 可私有化变量
+  
+  // 内存访问模式
+  bool hasMemoryConflicts;                   // 是否有内存冲突
+  bool hasReadOnlyAccess;                    // 是否只有只读访问
+  bool hasIndependentAccess;                 // 是否有独立的内存访问
+  
+  // 并行化收益评估
+  double parallelizationBenefit;             // 并行化收益估计 (0-1)
+  size_t communicationCost;                  // 通信开销估计
+  size_t synchronizationCost;                // 同步开销估计
+  
+  ParallelizationAnalysis() : isParallelizable(false), suggestedThreadCount(1), parallelType(NONE),
+    hasLoadBalance(true), isDynamicLoadBalanced(false), workComplexity(0.0), requiresReduction(false), 
+    requiresBarrier(false), hasMemoryConflicts(false), hasReadOnlyAccess(false), hasIndependentAccess(false),
+    parallelizationBenefit(0.0), communicationCost(0), synchronizationCost(0) {}
+};
+
+/**
+ * @brief 循环向量化/并行化分析结果
+ */
+class LoopVectorizationResult : public AnalysisResultBase {
+private:
+  Function* AssociatedFunction;
+  std::map<Loop*, VectorizationAnalysis> VectorizationMap;
+  std::map<Loop*, ParallelizationAnalysis> ParallelizationMap;
+  std::map<Loop*, std::vector<PreciseDependence>> DependenceMap;
+
+public:
+  LoopVectorizationResult(Function* F) : AssociatedFunction(F) {}
+  ~LoopVectorizationResult() override = default;
+
+  // 基础接口
+  void addVectorizationAnalysis(Loop* loop, VectorizationAnalysis analysis) {
+    VectorizationMap[loop] = std::move(analysis);
+  }
+  
+  void addParallelizationAnalysis(Loop* loop, ParallelizationAnalysis analysis) {
+    ParallelizationMap[loop] = std::move(analysis);
+  }
+  
+  void addDependenceAnalysis(Loop* loop, std::vector<PreciseDependence> dependences) {
+    DependenceMap[loop] = std::move(dependences);
+  }
+
+  // 查询接口
+  const VectorizationAnalysis* getVectorizationAnalysis(Loop* loop) const {
+    auto it = VectorizationMap.find(loop);
+    return it != VectorizationMap.end() ? &it->second : nullptr;
+  }
+  
+  const ParallelizationAnalysis* getParallelizationAnalysis(Loop* loop) const {
+    auto it = ParallelizationMap.find(loop);
+    return it != ParallelizationMap.end() ? &it->second : nullptr;
+  }
+  
+  const std::vector<PreciseDependence>* getPreciseDependences(Loop* loop) const {
+    auto it = DependenceMap.find(loop);
+    return it != DependenceMap.end() ? &it->second : nullptr;
+  }
+
+  // 统计接口
+  size_t getVectorizableLoopCount() const;
+  size_t getParallelizableLoopCount() const;
+  
+  // 优化建议
+  std::vector<Loop*> getVectorizationCandidates() const;
+  std::vector<Loop*> getParallelizationCandidates() const;
+  
+  // 打印分析结果
+  void print() const;
+};
+
+/**
+ * @brief 循环向量化/并行化分析遍
+ * 在循环规范化后执行，进行精确的依赖向量分析和向量化/并行化可行性评估
+ * 专注于并行化分析，向量化功能暂时搁置
+ */
+class LoopVectorizationPass : public AnalysisPass {
+public:
+  // 唯一的 Pass ID
+  static void *ID;
+  
+  LoopVectorizationPass() : AnalysisPass("LoopVectorization", Pass::Granularity::Function) {}
+
+  // 实现 getPassID
+  void *getPassID() const override { return &ID; }
+
+  // 核心运行方法
+  bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) override;
+  
+  // 获取分析结果
+  std::unique_ptr<AnalysisResultBase> getResult() override { return std::move(CurrentResult); }
+
+private:
+  std::unique_ptr<LoopVectorizationResult> CurrentResult;
+  
+  // ========== 主要分析方法 ==========
+  void analyzeLoop(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics, 
+                   AliasAnalysisResult* aliasAnalysis, SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis);
+  
+  // ========== 依赖向量分析 ==========
+  std::vector<PreciseDependence> computeDependenceVectors(Loop* loop, AliasAnalysisResult* aliasAnalysis);
+  DependenceVector computeAccessDependence(Instruction* inst1, Instruction* inst2, Loop* loop);
+  bool areAccessesAffinelyRelated(Value* ptr1, Value* ptr2, Loop* loop);
+  
+  // ========== 向量化分析 (暂时搁置) ==========
+  VectorizationAnalysis analyzeVectorizability(Loop* loop, const std::vector<PreciseDependence>& dependences,
+                                              LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  // ========== 并行化分析 ==========
+  ParallelizationAnalysis analyzeParallelizability(Loop* loop, const std::vector<PreciseDependence>& dependences,
+                                                  LoopCharacteristics* characteristics);
+  bool checkParallelizationLegality(Loop* loop, const std::vector<PreciseDependence>& dependences);
+  int estimateOptimalThreadCount(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics);
+  ParallelizationAnalysis::ParallelizationType determineParallelizationType(Loop* loop, 
+                                                                           const std::vector<PreciseDependence>& dependences);
+  
+  // ========== 并行化专用分析方法 ==========
+  void analyzeReductionPatterns(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis);
+  void analyzeMemoryAccessPatterns(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis, AliasAnalysisResult* aliasAnalysis);
+  void estimateParallelizationBenefit(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis, LoopCharacteristics* characteristics);
+  void identifyPrivatizableVariables(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis);
+  void analyzeSynchronizationNeeds(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis, const std::vector<PreciseDependence>& dependences);
+  
+  // ========== 辅助方法 ==========
+  std::vector<int> extractInductionCoefficients(Value* ptr, Loop* loop);
+  bool isConstantStride(Value* ptr, Loop* loop, int& stride);
+  bool isIndependentMemoryAccess(Value* ptr1, Value* ptr2, Loop* loop);
+  double estimateWorkComplexity(Loop* loop);
+  bool hasReductionPattern(Value* var, Loop* loop);
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Analysis/SideEffectAnalysis.h

@@ -0,0 +1,137 @@
+#pragma once
+
+#include "Pass.h"
+#include "IR.h"
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include "CallGraphAnalysis.h"
+#include <unordered_set>
+#include <unordered_map>
+
+namespace sysy {
+
+// 副作用类型枚举
+enum class SideEffectType {
+    NO_SIDE_EFFECT,      // 无副作用
+    MEMORY_WRITE,        // 内存写入（store、memset）
+    FUNCTION_CALL,       // 函数调用（可能有任意副作用）
+    IO_OPERATION,        // I/O操作（printf、scanf等）
+    UNKNOWN              // 未知副作用
+};
+
+// 副作用信息结构
+struct SideEffectInfo {
+    SideEffectType type = SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT;
+    bool mayModifyGlobal = false;      // 可能修改全局变量
+    bool mayModifyMemory = false;      // 可能修改内存
+    bool mayCallFunction = false;      // 可能调用函数
+    bool isPure = true;                // 是否为纯函数（无副作用且结果只依赖参数）
+    
+    // 合并两个副作用信息
+    SideEffectInfo merge(const SideEffectInfo& other) const {
+        SideEffectInfo result;
+        result.type = (type == SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT) ? other.type : type;
+        result.mayModifyGlobal = mayModifyGlobal || other.mayModifyGlobal;
+        result.mayModifyMemory = mayModifyMemory || other.mayModifyMemory;
+        result.mayCallFunction = mayCallFunction || other.mayCallFunction;
+        result.isPure = isPure && other.isPure;
+        return result;
+    }
+};
+
+// 副作用分析结果类
+class SideEffectAnalysisResult : public AnalysisResultBase {
+private:
+    // 指令级别的副作用信息
+    std::unordered_map<Instruction*, SideEffectInfo> instructionSideEffects;
+    
+    // 函数级别的副作用信息
+    std::unordered_map<Function*, SideEffectInfo> functionSideEffects;
+    
+    // 已知的SysY标准库函数副作用信息
+    std::unordered_map<std::string, SideEffectInfo> knownFunctions;
+
+public:
+    SideEffectAnalysisResult();
+    virtual ~SideEffectAnalysisResult() noexcept override = default;
+    
+    // 获取指令的副作用信息
+    const SideEffectInfo& getInstructionSideEffect(Instruction* inst) const;
+    
+    // 获取函数的副作用信息
+    const SideEffectInfo& getFunctionSideEffect(Function* func) const;
+    
+    // 设置指令的副作用信息
+    void setInstructionSideEffect(Instruction* inst, const SideEffectInfo& info);
+    
+    // 设置函数的副作用信息
+    void setFunctionSideEffect(Function* func, const SideEffectInfo& info);
+    
+    // 检查指令是否有副作用
+    bool hasSideEffect(Instruction* inst) const;
+    
+    // 检查指令是否可能修改内存
+    bool mayModifyMemory(Instruction* inst) const;
+    
+    // 检查指令是否可能修改全局状态
+    bool mayModifyGlobal(Instruction* inst) const;
+    
+    // 检查函数是否为纯函数
+    bool isPureFunction(Function* func) const;
+    
+    // 获取已知函数的副作用信息
+    const SideEffectInfo* getKnownFunctionSideEffect(const std::string& funcName) const;
+    
+    // 初始化已知函数的副作用信息
+    void initializeKnownFunctions();
+    
+private:
+};
+
+// 副作用分析遍类 - Module级别分析
+class SysYSideEffectAnalysisPass : public AnalysisPass {
+public:
+    // 静态成员，作为该遍的唯一ID
+    static void* ID;
+    
+    SysYSideEffectAnalysisPass() : AnalysisPass("SysYSideEffectAnalysis", Granularity::Module) {}
+    
+    // 在模块上运行分析
+    bool runOnModule(Module* M, AnalysisManager& AM) override;
+    
+    // 获取分析结果
+    std::unique_ptr<AnalysisResultBase> getResult() override;
+    
+    // Pass 基类中的纯虚函数，必须实现
+    void* getPassID() const override { return &ID; }
+
+private:
+    // 分析结果
+    std::unique_ptr<SideEffectAnalysisResult> result;
+    
+    // 调用图分析结果
+    CallGraphAnalysisResult* callGraphAnalysis = nullptr;
+    
+    // 分析单个函数的副作用（Module级别的内部方法）
+    SideEffectInfo analyzeFunction(Function* func, AnalysisManager& AM);
+    
+    // 分析单个指令的副作用
+    SideEffectInfo analyzeInstruction(Instruction* inst, Function* currentFunc, AnalysisManager& AM);
+    
+    // 分析函数调用指令的副作用（利用调用图）
+    SideEffectInfo analyzeCallInstruction(CallInst* call, Function* currentFunc, AnalysisManager& AM);
+    
+    // 分析存储指令的副作用
+    SideEffectInfo analyzeStoreInstruction(StoreInst* store, Function* currentFunc, AnalysisManager& AM);
+    
+    // 分析内存设置指令的副作用
+    SideEffectInfo analyzeMemsetInstruction(MemsetInst* memset, Function* currentFunc, AnalysisManager& AM);
+    
+    // 使用不动点算法分析递归函数群
+    void analyzeStronglyConnectedComponent(const std::vector<Function*>& scc, AnalysisManager& AM);
+    
+    // 检查函数间副作用传播的收敛性
+    bool hasConverged(const std::unordered_map<Function*, SideEffectInfo>& oldEffects,
+                      const std::unordered_map<Function*, SideEffectInfo>& newEffects) const;
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/BuildCFG.h

@@ -0,0 +1,20 @@
+#pragma once
+
+#include "IR.h"
+#include "Pass.h"
+#include <queue>
+#include <set>
+
+namespace sysy {
+
+class BuildCFG : public OptimizationPass {
+public:
+  static void *ID;
+  BuildCFG() : OptimizationPass("BuildCFG", Granularity::Function) {}
+  bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) override;
+  void getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<void *> &analysisInvalidations) const override;
+  void *getPassID() const override { return &ID; }
+
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/DCE.h

@@ -4,6 +4,8 @@
 #include "IR.h"
 #include "SysYIROptUtils.h"
 #include "Dom.h" 
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include "SideEffectAnalysis.h"
 #include <unordered_set>
 #include <queue>
 
@@ -25,8 +27,12 @@ public:
 private:
     // 存储活跃指令的集合
     std::unordered_set<Instruction*> alive_insts;
+    // 别名分析结果
+    AliasAnalysisResult* aliasAnalysis = nullptr;
+    // 副作用分析结果
+    SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis = nullptr;
 
-    // 判断指令是否是“天然活跃”的（即总是保留的）
+    // 判断指令是否是"天然活跃"的（即总是保留的）
     // inst: 要检查的指令
     // 返回值: 如果指令是天然活跃的，则为true，否则为false
     bool isAlive(Instruction* inst);
@@ -34,6 +40,9 @@ private:
     // 递归地将活跃指令及其依赖加入到 alive_insts 集合中
     // inst: 要标记为活跃的指令
     void addAlive(Instruction* inst);
+    
+    // 检查Store指令是否可能有副作用（通过别名分析）
+    bool mayHaveSideEffect(StoreInst* store);
 };
 
 // DCE 优化遍类，继承自 OptimizationPass

src/include/midend/Pass/Optimize/GVN.h

@@ -0,0 +1,87 @@
+#pragma once
+
+#include "Pass.h"
+#include "IR.h"
+#include "Dom.h"
+#include "SideEffectAnalysis.h"
+#include <unordered_map>
+#include <unordered_set>
+#include <vector>
+#include <string>
+#include <sstream>
+
+namespace sysy {
+
+// GVN优化遍的核心逻辑封装类
+class GVNContext {
+public:
+    // 运行GVN优化的主要方法
+    void run(Function* func, AnalysisManager* AM, bool& changed);
+
+private:
+    // 新的值编号系统
+    std::unordered_map<Value*, unsigned> valueToNumber;      // Value -> 值编号
+    std::unordered_map<unsigned, Value*> numberToValue;      // 值编号 -> 代表值
+    std::unordered_map<std::string, unsigned> expressionToNumber; // 表达式 -> 值编号
+    unsigned nextValueNumber = 1;
+    
+    // 已访问的基本块集合
+    std::unordered_set<BasicBlock*> visited;
+    
+    // 逆后序遍历的基本块列表
+    std::vector<BasicBlock*> rpoBlocks;
+    
+    // 需要删除的指令集合
+    std::unordered_set<Instruction*> needRemove;
+    
+    // 分析结果
+    DominatorTree* domTree = nullptr;
+    SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis = nullptr;
+    
+    // 计算逆后序遍历
+    void computeRPO(Function* func);
+    void dfs(BasicBlock* bb);
+    
+    // 新的值编号方法
+    unsigned getValueNumber(Value* value);
+    unsigned assignValueNumber(Value* value);
+    
+    // 基本块处理
+    void processBasicBlock(BasicBlock* bb, bool& changed);
+    
+    // 指令处理
+    bool processInstruction(Instruction* inst);
+    
+    // 表达式构建和查找
+    std::string buildExpressionKey(Instruction* inst);
+    Value* findExistingValue(const std::string& exprKey, Instruction* inst);
+    
+    // 支配关系和安全性检查
+    bool dominates(Instruction* a, Instruction* b);
+    bool isMemorySafe(LoadInst* earlierLoad, LoadInst* laterLoad);
+    
+    // 清理方法
+    void eliminateRedundantInstructions(bool& changed);
+    void invalidateMemoryValues(StoreInst* store);
+};
+
+// GVN优化遍类
+class GVN : public OptimizationPass {
+public:
+    // 静态成员，作为该遍的唯一ID
+    static void* ID;
+    
+    GVN() : OptimizationPass("GVN", Granularity::Function) {}
+    
+    // 在函数上运行优化
+    bool runOnFunction(Function* func, AnalysisManager& AM) override;
+    
+    // 返回该遍的唯一ID
+    void* getPassID() const override { return ID; }
+    
+    // 声明分析依赖
+    void getAnalysisUsage(std::set<void*>& analysisDependencies, 
+                         std::set<void*>& analysisInvalidations) const override;
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/InductionVariableElimination.h

@@ -0,0 +1,252 @@
+#pragma once
+
+#include "Pass.h"
+#include "IR.h"
+#include "LoopCharacteristics.h"
+#include "Loop.h"
+#include "Dom.h"
+#include "SideEffectAnalysis.h"
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include <vector>
+#include <unordered_map>
+#include <unordered_set>
+#include <memory>
+
+namespace sysy {
+
+// 前向声明
+class LoopCharacteristicsResult;
+class LoopAnalysisResult;
+
+/**
+ * @brief 死归纳变量信息
+ * 记录一个可以被消除的归纳变量
+ */
+struct DeadInductionVariable {
+  PhiInst* phiInst;                    // phi 指令
+  std::vector<Instruction*> relatedInsts; // 相关的递增/递减指令
+  Loop* containingLoop;                // 所在循环
+  bool canEliminate;                   // 是否可以安全消除
+  
+  DeadInductionVariable(PhiInst* phi, Loop* loop) 
+    : phiInst(phi), containingLoop(loop), canEliminate(false) {}
+};
+
+/**
+ * @brief 归纳变量消除上下文类
+ * 封装归纳变量消除优化的核心逻辑和状态
+ */
+class InductionVariableEliminationContext {
+public:
+  InductionVariableEliminationContext() {}
+  
+  /**
+   * 运行归纳变量消除优化
+   * @param F 目标函数
+   * @param AM 分析管理器
+   * @return 是否修改了IR
+   */
+  bool run(Function* F, AnalysisManager& AM);
+
+private:
+  // 分析结果缓存
+  LoopAnalysisResult* loopAnalysis = nullptr;
+  LoopCharacteristicsResult* loopCharacteristics = nullptr;
+  DominatorTree* dominatorTree = nullptr;
+  SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis = nullptr;
+  AliasAnalysisResult* aliasAnalysis = nullptr;
+  
+  // 死归纳变量存储
+  std::vector<std::unique_ptr<DeadInductionVariable>> deadIVs;
+  std::unordered_map<Loop*, std::vector<DeadInductionVariable*>> loopToDeadIVs;
+  
+  // ========== 核心分析和优化阶段 ==========
+  
+  /**
+   * 阶段1：识别死归纳变量
+   * 找出没有被有效使用的归纳变量
+   */
+  void identifyDeadInductionVariables(Function* F);
+  
+  /**
+   * 阶段2：分析消除的安全性
+   * 确保消除操作不会破坏程序语义
+   */
+  void analyzeSafetyForElimination();
+  
+  /**
+   * 阶段3：执行归纳变量消除
+   * 删除死归纳变量及其相关指令
+   */
+  bool performInductionVariableElimination();
+  
+  // ========== 辅助方法 ==========
+  
+  /**
+   * 检查归纳变量是否为死归纳变量
+   * @param iv 归纳变量信息
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 如果是死归纳变量返回相关信息，否则返回nullptr
+   */
+  std::unique_ptr<DeadInductionVariable> 
+  isDeadInductionVariable(const InductionVarInfo* iv, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 递归分析phi指令及其使用链是否都是死代码
+   * @param phiInst phi指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return phi指令是否可以安全删除
+   */
+  bool isPhiInstructionDeadRecursively(PhiInst* phiInst, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 递归分析指令的使用链是否都是死代码
+   * @param inst 要分析的指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @param visited 已访问的指令集合（避免无限递归）
+   * @param currentPath 当前递归路径（检测循环依赖）
+   * @return 指令的使用链是否都是死代码
+   */
+  bool isInstructionUseChainDeadRecursively(Instruction* inst, Loop* loop, 
+                                           std::set<Instruction*>& visited, 
+                                           std::set<Instruction*>& currentPath);
+  
+  /**
+   * 检查循环是否有副作用
+   * @param loop 要检查的循环
+   * @return 循环是否有副作用
+   */
+  bool loopHasSideEffects(Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查指令是否被用于循环退出条件
+   * @param inst 要检查的指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 是否被用于循环退出条件
+   */
+  bool isUsedInLoopExitCondition(Instruction* inst, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查指令的结果是否未被有效使用
+   * @param inst 要检查的指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 指令结果是否未被有效使用
+   */
+  bool isInstructionResultUnused(Instruction* inst, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查store指令是否存储到死地址（利用别名分析）
+   * @param store store指令
+   * @param loop 所在循环  
+   * @return 是否存储到死地址
+   */
+  bool isStoreToDeadLocation(StoreInst* store, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查指令是否为死代码或只在循环内部使用
+   * @param inst 要检查的指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 是否为死代码或只在循环内部使用
+   */
+  bool isInstructionDeadOrInternalOnly(Instruction* inst, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查指令是否有效地为死代码（带递归深度限制）
+   * @param inst 要检查的指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @param maxDepth 最大递归深度
+   * @return 指令是否有效地为死代码
+   */
+  bool isInstructionEffectivelyDead(Instruction* inst, Loop* loop, int maxDepth);
+  
+  /**
+   * 检查store指令是否有后续的load操作
+   * @param store store指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 是否有后续的load操作
+   */
+  bool hasSubsequentLoad(StoreInst* store, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查指令是否在循环外有使用
+   * @param inst 要检查的指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 是否在循环外有使用
+   */
+  bool hasUsageOutsideLoop(Instruction* inst, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查store指令是否在循环外有后续的load操作
+   * @param store store指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 是否在循环外有后续的load操作
+   */
+  bool hasSubsequentLoadOutsideLoop(StoreInst* store, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 递归检查基本块子树中是否有对指定位置的load操作
+   * @param bb 基本块
+   * @param ptr 指针
+   * @param visited 已访问的基本块集合
+   * @return 是否有load操作
+   */
+  bool hasLoadInSubtree(BasicBlock* bb, Value* ptr, std::set<BasicBlock*>& visited);
+  
+  /**
+   * 收集与归纳变量相关的所有指令
+   * @param phiInst phi指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 相关指令列表
+   */
+  std::vector<Instruction*> collectRelatedInstructions(PhiInst* phiInst, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查消除归纳变量的安全性
+   * @param deadIV 死归纳变量
+   * @return 是否可以安全消除
+   */
+  bool isSafeToEliminate(const DeadInductionVariable* deadIV);
+  
+  /**
+   * 消除单个死归纳变量
+   * @param deadIV 死归纳变量
+   * @return 是否成功消除
+   */
+  bool eliminateDeadInductionVariable(DeadInductionVariable* deadIV);
+  
+  /**
+   * 打印调试信息
+   */
+  void printDebugInfo();
+};
+
+/**
+ * @brief 归纳变量消除优化遍
+ * 消除循环中无用的归纳变量，减少寄存器压力
+ */
+class InductionVariableElimination : public OptimizationPass {
+public:
+  // 唯一的 Pass ID
+  static void *ID;
+  
+  InductionVariableElimination() 
+    : OptimizationPass("InductionVariableElimination", Granularity::Function) {}
+  
+  /**
+   * 在函数上运行归纳变量消除优化
+   * @param F 目标函数
+   * @param AM 分析管理器
+   * @return 是否修改了IR
+   */
+  bool runOnFunction(Function* F, AnalysisManager& AM) override;
+  
+  /**
+   * 声明分析依赖和失效信息
+   */
+  void getAnalysisUsage(std::set<void*>& analysisDependencies, 
+                       std::set<void*>& analysisInvalidations) const override;
+  
+  void* getPassID() const override { return &ID; }
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/LICM.h

@@ -0,0 +1,40 @@
+#pragma once
+#include "Pass.h"
+#include "Loop.h"
+#include "LoopCharacteristics.h"
+#include "Dom.h"
+#include <unordered_set>
+#include <vector>
+
+namespace sysy{
+
+class LICMContext {
+public:
+  LICMContext(Function* func, Loop* loop, IRBuilder* builder, const LoopCharacteristics* chars)
+    : func(func), loop(loop), builder(builder), chars(chars) {}
+    // 运行LICM主流程，返回IR是否被修改
+    bool run();
+
+private:
+    Function* func;
+    Loop* loop;
+    IRBuilder* builder;
+    const LoopCharacteristics* chars; // 特征分析结果
+
+    // 外提所有可提升指令
+    bool hoistInstructions();
+};
+
+
+class LICM : public OptimizationPass{
+private:
+	IRBuilder *builder; ///< IR构建器，用于插入指令
+public:
+	static void *ID;
+	LICM(IRBuilder *builder = nullptr) : OptimizationPass("LICM", Granularity::Function) , builder(builder) {}
+	bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) override;
+	void getAnalysisUsage(std::set<void *> &, std::set<void *> &) const override;
+	void *getPassID() const override { return &ID; }
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/LargeArrayToGlobal.h

@@ -0,0 +1,24 @@
+#pragma once
+
+#include "../Pass.h"
+
+namespace sysy {
+
+class LargeArrayToGlobalPass : public OptimizationPass {
+public:
+    static void *ID;
+
+    LargeArrayToGlobalPass() : OptimizationPass("LargeArrayToGlobal", Granularity::Module) {}
+
+    bool runOnModule(Module *M, AnalysisManager &AM) override;
+    void *getPassID() const override {
+        return &ID;
+    }
+
+private:
+    unsigned calculateTypeSize(Type *type);
+    void convertAllocaToGlobal(AllocaInst *alloca, Function *F, Module *M);
+    std::string generateUniqueGlobalName(AllocaInst *alloca, Function *F);
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/LoopNormalization.h

@@ -0,0 +1,155 @@
+#pragma once
+
+#include "Loop.h"          // 循环分析依赖
+#include "Dom.h"           // 支配树分析依赖
+#include "IR.h"            // IR定义
+#include "IRBuilder.h"     // IR构建器
+#include "Pass.h"          // Pass框架
+#include <memory>
+#include <set>
+#include <vector>
+
+namespace sysy {
+
+/**
+ * @brief 循环规范化转换Pass
+ * 
+ * 该Pass在循环不变量提升等优化前运行，主要负责：
+ * 1. 为没有前置块(preheader)的循环创建前置块
+ * 2. 确保循环结构符合后续优化的要求
+ * 3. 规范化循环的控制流结构
+ * 
+ * 前置块的作用：
+ * - 为循环不变量提升提供插入位置
+ * - 简化循环分析和优化
+ * - 确保循环有唯一的入口点
+ */
+class LoopNormalizationPass : public OptimizationPass {
+public:
+  // 唯一的 Pass ID
+  static void *ID;
+
+  LoopNormalizationPass(IRBuilder* builder) : OptimizationPass("LoopNormalization", Pass::Granularity::Function), builder(builder) {}
+
+  // 实现 getPassID
+  void *getPassID() const override { return &ID; }
+
+  // 核心运行方法
+  bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) override;
+  
+  // 声明分析依赖和失效信息
+  void getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<void *> &analysisInvalidations) const override;
+
+private:
+  // ========== IR构建器 ==========
+  IRBuilder* builder;                                  // IR构建器
+  
+  // ========== 缓存的分析结果 ==========
+  LoopAnalysisResult* loopAnalysis;                    // 循环结构分析结果
+  DominatorTree* domTree;                              // 支配树分析结果
+  
+  // ========== 规范化统计 ==========
+  struct NormalizationStats {
+    size_t totalLoops;                    // 总循环数
+    size_t loopsNeedingPreheader;        // 需要前置块的循环数
+    size_t preheadersCreated;            // 创建的前置块数
+    size_t loopsNormalized;              // 规范化的循环数
+    size_t redundantPhisRemoved;         // 删除的冗余PHI节点数
+    
+    NormalizationStats() : totalLoops(0), loopsNeedingPreheader(0), 
+                          preheadersCreated(0), loopsNormalized(0), 
+                          redundantPhisRemoved(0) {}
+  } stats;
+  
+  // ========== 核心规范化方法 ==========
+  
+  /**
+   * 规范化单个循环
+   * @param loop 要规范化的循环
+   * @return 是否进行了修改
+   */
+  bool normalizeLoop(Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 为循环创建前置块
+   * @param loop 需要前置块的循环
+   * @return 创建的前置块，如果失败则返回nullptr
+   */
+  BasicBlock* createPreheaderForLoop(Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查循环是否需要前置块（基于结构性需求）
+   * @param loop 要检查的循环
+   * @return true如果需要前置块
+   */
+  bool needsPreheader(Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查循环是否已有合适的前置块
+   * @param loop 要检查的循环
+   * @return 现有的前置块，如果没有则返回nullptr
+   */
+  BasicBlock* getExistingPreheader(Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 更新支配树关系（在创建新块后）
+   * @param newBlock 新创建的基本块
+   * @param loop 相关的循环
+   */
+  void updateDominatorRelations(BasicBlock* newBlock, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 重定向循环外的前驱块到新的前置块
+   * @param loop 目标循环
+   * @param preheader 新创建的前置块
+   * @param header 循环头部
+   */
+  void redirectExternalPredecessors(Loop* loop, BasicBlock* preheader, BasicBlock* header, const std::vector<BasicBlock*>& externalPreds);
+  
+  /**
+   * 为前置块生成合适的名称
+   * @param loop 相关的循环
+   * @return 生成的前置块名称
+   */
+  std::string generatePreheaderName(Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 验证规范化结果的正确性
+   * @param loop 规范化后的循环
+   * @return true如果规范化正确
+   */
+  bool validateNormalization(Loop* loop);
+  
+  // ========== 辅助方法 ==========
+  
+  /**
+   * 获取循环的外部前驱块（不在循环内的前驱）
+   * @param loop 目标循环
+   * @return 外部前驱块列表
+   */
+  std::vector<BasicBlock*> getExternalPredecessors(Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查基本块是否适合作为前置块
+   * @param block 候选基本块
+   * @param loop 目标循环
+   * @return true如果适合作为前置块
+   */
+  bool isSuitableAsPreheader(BasicBlock* block, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 更新PHI节点以适应新的前置块
+   * @param header 循环头部
+   * @param preheader 新的前置块
+   * @param oldPreds 原来的外部前驱
+   */
+  void updatePhiNodesForPreheader(BasicBlock* header, BasicBlock* preheader,
+                                 const std::vector<BasicBlock*>& oldPreds);
+  
+  /**
+   * 打印规范化统计信息
+   */
+  void printStats(Function* F);
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/LoopStrengthReduction.h

@@ -0,0 +1,240 @@
+#pragma once
+
+#include "Pass.h"
+#include "IR.h"
+#include "LoopCharacteristics.h"
+#include "Loop.h"
+#include "Dom.h"
+#include <vector>
+#include <unordered_map>
+#include <unordered_set>
+#include <memory>
+
+namespace sysy {
+
+// 前向声明
+class LoopCharacteristicsResult;
+class LoopAnalysisResult;
+
+/**
+ * @brief 强度削弱候选项信息
+ * 记录一个可以进行强度削弱的表达式信息
+ */
+struct StrengthReductionCandidate {
+  enum OpType {
+    MULTIPLY,    // 乘法: iv * const
+    DIVIDE,      // 除法: iv / 2^n (转换为右移)
+    DIVIDE_CONST, // 除法: iv / const (使用mulh指令优化)
+    REMAINDER    // 取模: iv % 2^n (转换为位与)
+  };
+  
+  enum DivisionStrategy {
+    SIMPLE_SHIFT,     // 简单右移（仅适用于无符号或非负数）
+    SIGNED_CORRECTION, // 有符号除法修正: (x + (x >> 31) & mask) >> k
+    MULH_OPTIMIZATION  // 使用mulh指令优化任意常数除法
+  };
+  
+  Instruction* originalInst;      // 原始指令 (如 i*4, i/8, i%16)
+  Value* inductionVar;            // 归纳变量 (如 i)
+  OpType operationType;           // 操作类型
+  DivisionStrategy divStrategy;   // 除法策略（仅用于除法）
+  int multiplier;                 // 乘数/除数/模数 (如 4, 8, 16)
+  int shiftAmount;                // 位移量 (对于2的幂)
+  int offset;                     // 偏移量 (如常数项)
+  BasicBlock* containingBlock;    // 所在基本块
+  Loop* containingLoop;           // 所在循环
+  bool hasNegativeValues;         // 归纳变量是否可能为负数
+  
+  // 强度削弱后的新变量
+  PhiInst* newPhi = nullptr;      // 新的 phi 指令
+  Value* newInductionVar = nullptr; // 新的归纳变量
+  
+  StrengthReductionCandidate(Instruction* inst, Value* iv, OpType opType, int value, int off, 
+                           BasicBlock* bb, Loop* loop)
+    : originalInst(inst), inductionVar(iv), operationType(opType), 
+      divStrategy(SIMPLE_SHIFT), multiplier(value), offset(off), 
+      containingBlock(bb), containingLoop(loop), hasNegativeValues(false) {
+    
+    // 计算位移量（用于除法和取模的强度削弱）
+    if (opType == DIVIDE || opType == REMAINDER) {
+      shiftAmount = 0;
+      int temp = value;
+      while (temp > 1) {
+        temp >>= 1;
+        shiftAmount++;
+      }
+    } else {
+      shiftAmount = 0;
+    }
+  }
+};
+
+/**
+ * @brief 强度削弱上下文类
+ * 封装强度削弱优化的核心逻辑和状态
+ */
+class StrengthReductionContext {
+public:
+  StrengthReductionContext(IRBuilder* builder) : builder(builder) {}
+  
+  /**
+   * 运行强度削弱优化
+   * @param F 目标函数
+   * @param AM 分析管理器
+   * @return 是否修改了IR
+   */
+  bool run(Function* F, AnalysisManager& AM);
+
+private:
+  IRBuilder* builder;
+  
+  // 分析结果缓存
+  LoopAnalysisResult* loopAnalysis = nullptr;
+  LoopCharacteristicsResult* loopCharacteristics = nullptr;
+  DominatorTree* dominatorTree = nullptr;
+  
+  // 候选项存储
+  std::vector<std::unique_ptr<StrengthReductionCandidate>> candidates;
+  std::unordered_map<Loop*, std::vector<StrengthReductionCandidate*>> loopToCandidates;
+  
+  // ========== 核心分析和优化阶段 ==========
+  
+  /**
+   * 阶段1：识别强度削弱候选项
+   * 扫描所有循环中的乘法指令，找出可以优化的模式
+   */
+  void identifyStrengthReductionCandidates(Function* F);
+  
+  /**
+   * 阶段2：分析候选项的优化潜力
+   * 评估每个候选项的收益，过滤掉不值得优化的情况
+   */
+  void analyzeOptimizationPotential();
+  
+  /**
+   * 阶段3：执行强度削弱变换
+   * 对选中的候选项执行实际的强度削弱优化
+   */
+  bool performStrengthReduction();
+  
+  // ========== 辅助分析函数 ==========
+  
+  /**
+   * 分析归纳变量是否可能取负值
+   * @param ivInfo 归纳变量信息
+   * @param loop 所属循环
+   * @return 如果可能为负数返回true
+   */
+  bool analyzeInductionVariableRange(const InductionVarInfo* ivInfo, Loop* loop) const;
+  
+  /**
+   * 计算用于除法优化的魔数和移位量
+   * @param divisor 除数
+   * @return {魔数, 移位量}
+   */
+  std::pair<int, int> computeMulhMagicNumbers(int divisor) const;
+  
+  /**
+   * 生成除法替换代码
+   * @param candidate 优化候选项
+   * @param builder IR构建器
+   * @return 替换值
+   */
+  Value* generateDivisionReplacement(StrengthReductionCandidate* candidate, IRBuilder* builder) const;
+  
+  /**
+   * 生成任意常数除法替换代码
+   * @param candidate 优化候选项
+   * @param builder IR构建器
+   * @return 替换值
+   */
+  Value* generateConstantDivisionReplacement(StrengthReductionCandidate* candidate, IRBuilder* builder) const;
+  
+  /**
+   * 检查指令是否为强度削弱候选项
+   * @param inst 要检查的指令
+   * @param loop 所在循环
+   * @return 如果是候选项返回候选项信息，否则返回nullptr
+   */
+  std::unique_ptr<StrengthReductionCandidate> 
+  isStrengthReductionCandidate(Instruction* inst, Loop* loop);
+  
+  /**
+   * 检查值是否为循环的归纳变量
+   * @param val 要检查的值
+   * @param loop 循环
+   * @param characteristics 循环特征信息
+   * @return 如果是归纳变量返回归纳变量信息，否则返回nullptr
+   */
+  const InductionVarInfo* 
+  getInductionVarInfo(Value* val, Loop* loop, const LoopCharacteristics* characteristics);
+  
+  /**
+   * 为候选项创建新的归纳变量
+   * @param candidate 候选项
+   * @return 是否成功创建
+   */
+  bool createNewInductionVariable(StrengthReductionCandidate* candidate);
+  
+  /**
+   * 替换原始指令的所有使用
+   * @param candidate 候选项
+   * @return 是否成功替换
+   */
+  bool replaceOriginalInstruction(StrengthReductionCandidate* candidate);
+  
+  /**
+   * 估算优化收益
+   * 计算强度削弱后的性能提升
+   * @param candidate 候选项
+   * @return 估算的收益分数
+   */
+  double estimateOptimizationBenefit(const StrengthReductionCandidate* candidate);
+  
+  /**
+   * 检查优化的合法性
+   * @param candidate 候选项
+   * @return 是否可以安全地进行优化
+   */
+  bool isOptimizationLegal(const StrengthReductionCandidate* candidate);
+  
+  /**
+   * 打印调试信息
+   */
+  void printDebugInfo();
+};
+
+/**
+ * @brief 循环强度削弱优化遍
+ * 将循环中的乘法运算转换为更高效的加法运算
+ */
+class LoopStrengthReduction : public OptimizationPass {
+public:
+  // 唯一的 Pass ID
+  static void *ID;
+  
+  LoopStrengthReduction(IRBuilder* builder) 
+    : OptimizationPass("LoopStrengthReduction", Granularity::Function), 
+      builder(builder) {}
+  
+  /**
+   * 在函数上运行强度削弱优化
+   * @param F 目标函数
+   * @param AM 分析管理器
+   * @return 是否修改了IR
+   */
+  bool runOnFunction(Function* F, AnalysisManager& AM) override;
+  
+  /**
+   * 声明分析依赖和失效信息
+   */
+  void getAnalysisUsage(std::set<void*>& analysisDependencies, 
+                       std::set<void*>& analysisInvalidations) const override;
+  
+  void* getPassID() const override { return &ID; }
+
+private:
+  IRBuilder* builder;
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/Mem2Reg.h

@@ -75,11 +75,7 @@ private:
     // --------------------------------------------------------------------
 
     // 对支配树进行深度优先遍历，重命名变量并替换 load/store 指令
-    // alloca: 当前正在处理的 AllocaInst
-    // currentBB: 当前正在遍历的基本块
-    // dt: 支配树分析结果
-    // valueStack: 存储当前 AllocaInst 在当前路径上可见的 SSA 值栈
-    void renameVariables(AllocaInst* alloca, BasicBlock* currentBB);
+    void renameVariables(BasicBlock* currentBB);
 
     // --------------------------------------------------------------------
     // 阶段4: 清理

src/include/midend/Pass/Optimize/SCCP.h

@@ -1,196 +1,157 @@
 #pragma once
 
 #include "IR.h"
+#include "Pass.h"
+#include "SysYIROptUtils.h"
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include "SideEffectAnalysis.h"
+#include <cassert>
+#include <iostream>
+#include <map>
+#include <queue>
+#include <set>
+#include <unordered_set>
+#include <vector>
+#include <variant>
+#include <functional>
 
 namespace sysy {
 
-// 稀疏条件常量传播类
-// Sparse Conditional Constant Propagation
-/*
-伪代码
-function SCCP_Optimization(Module):
-    for each Function in Module:
-        changed = true
-        while changed:
-            changed = false
-            // 阶段1: 常量传播与折叠
-            changed |= PropagateConstants(Function)
-            // 阶段2: 控制流简化
-            changed |= SimplifyControlFlow(Function)
-        end while
-    end for
-
-function PropagateConstants(Function):
-    // 初始化
-    executableBlocks = {entryBlock}
-    valueState = map<Value, State> // 值->状态映射
-    instWorkList = Queue()
-    edgeWorkList = Queue()
-    
-    // 初始化工作列表
-    for each inst in entryBlock:
-        instWorkList.push(inst)
-    
-    // 迭代处理
-    while !instWorkList.empty() || !edgeWorkList.empty():
-        // 处理指令工作列表
-        while !instWorkList.empty():
-            inst = instWorkList.pop()
-            // 如果指令是可执行基本块中的
-            if executableBlocks.contains(inst.parent):
-                ProcessInstruction(inst)
-        
-        // 处理边工作列表
-        while !edgeWorkList.empty():
-            edge = edgeWorkList.pop()
-            ProcessEdge(edge)
-    
-    // 应用常量替换
-    for each inst in Function:
-        if valueState[inst] == CONSTANT:
-            ReplaceWithConstant(inst, valueState[inst].constant)
-            changed = true
-    
-    return changed
-
-function ProcessInstruction(Instruction inst):
-    switch inst.type:
-        //二元操作
-        case BINARY_OP:
-            lhs = GetValueState(inst.operands[0])
-            rhs = GetValueState(inst.operands[1])
-            if lhs == CONSTANT && rhs == CONSTANT:
-                newState = ComputeConstant(inst.op, lhs.value, rhs.value)
-                UpdateState(inst, newState)
-            else if lhs == BOTTOM || rhs == BOTTOM:
-                UpdateState(inst, BOTTOM)
-        //phi
-        case PHI:
-            mergedState = ⊤
-            for each incoming in inst.incomings:
-            // 检查每个输入的状态
-                if executableBlocks.contains(incoming.block):
-                    incomingState = GetValueState(incoming.value)
-                    mergedState = Meet(mergedState, incomingState)
-            UpdateState(inst, mergedState)
-        // 条件分支
-        case COND_BRANCH:
-            cond = GetValueState(inst.condition)
-            if cond == CONSTANT:
-                // 判断条件分支
-                if cond.value == true:
-                    AddEdgeToWorkList(inst.parent, inst.trueTarget)
-                else:
-                    AddEdgeToWorkList(inst.parent, inst.falseTarget)
-            else if cond == BOTTOM:
-                AddEdgeToWorkList(inst.parent, inst.trueTarget)
-                AddEdgeToWorkList(inst.parent, inst.falseTarget)
-        
-        case UNCOND_BRANCH:
-            AddEdgeToWorkList(inst.parent, inst.target)
-        
-        // 其他指令处理...
-
-function ProcessEdge(Edge edge):
-    fromBB, toBB = edge
-    if !executableBlocks.contains(toBB):
-        executableBlocks.add(toBB)
-        for each inst in toBB:
-            if inst is PHI:
-                instWorkList.push(inst)
-            else:
-                instWorkList.push(inst) // 非PHI指令
-    
-    // 更新PHI节点的输入
-    for each phi in toBB.phis:
-        instWorkList.push(phi)
-
-function SimplifyControlFlow(Function):
-    changed = false
-    // 标记可达基本块
-    ReachableBBs = FindReachableBlocks(Function.entry)
-    
-    // 删除不可达块
-    for each bb in Function.blocks:
-        if !ReachableBBs.contains(bb):
-            RemoveDeadBlock(bb)
-            changed = true
-    
-    // 简化条件分支
-    for each bb in Function.blocks:
-        terminator = bb.terminator
-        if terminator is COND_BRANCH:
-            cond = GetValueState(terminator.condition)
-            if cond == CONSTANT:
-                SimplifyBranch(terminator, cond.value)
-                changed = true
-    
-    return changed
-
-function RemoveDeadBlock(BasicBlock bb):
-    // 1. 更新前驱块的分支指令
-    for each pred in bb.predecessors:
-        UpdateTerminator(pred, bb)
-    
-    // 2. 更新后继块的PHI节点
-    for each succ in bb.successors:
-        RemovePhiIncoming(succ, bb)
-    
-    // 3. 删除块内所有指令
-    for each inst in bb.instructions:
-        inst.remove()
-    
-    // 4. 从函数中移除基本块
-    Function.removeBlock(bb)
-
-function Meet(State a, State b):
-    if a == ⊤: return b
-    if b == ⊤: return a
-    if a == ⊥ || b == ⊥: return ⊥
-    if a.value == b.value: return a
-    return ⊥
-
-function UpdateState(Value v, State newState):
-    oldState = valueState.get(v, ⊤)
-    if newState != oldState:
-        valueState[v] = newState
-        for each user in v.users:
-            if user is Instruction:
-                instWorkList.push(user)
-
-*/
-
-enum class LatticeValue {
-  Top,       // ⊤ (Unknown)
-  Constant,  // c (Constant)
-  Bottom     // ⊥ (Undefined / Varying)
+// 定义三值格 (Three-valued Lattice) 的状态
+enum class LatticeVal {
+  Top,      // ⊤ (未知 / 未初始化)
+  Constant, // c (常量)
+  Bottom    // ⊥ (不确定 / 变化 / 未定义)
 };
-// LatticeValue: 用于表示值的状态，Top表示未知，Constant表示常量，Bottom表示未定义或变化的值。
-// 这里的LatticeValue用于跟踪每个SSA值（变量、指令结果）的状态，
-// 以便在SCCP过程中进行常量传播和控制流简化。
 
-//TODO: 下列数据结构考虑集成到类中，避免重命名问题
-static std::set<Instruction *> Worklist;
-static std::unordered_set<BasicBlock*> Executable_Blocks;
-static std::queue<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *> > Executable_Edges;
-static std::map<Value*, LatticeValue> valueState;
+// 新增枚举来区分常量的实际类型
+enum class ValueType {
+  Integer,
+  Float,
+  Unknown // 用于 Top 和 Bottom 状态
+};
 
-class SCCP {
+// 用于表示 SSA 值的具体状态（包含格值和常量值）
+struct SSAPValue {
+  LatticeVal state;
+  std::variant<int, float> constantVal; // 使用 std::variant 存储 int 或 float
+  ValueType constant_type; // 记录常量是整数还是浮点数
+
+  // 默认构造函数，初始化为 Top
+  SSAPValue() : state(LatticeVal::Top), constantVal(0), constant_type(ValueType::Unknown) {}
+  // 构造函数，用于创建 Bottom 状态
+  SSAPValue(LatticeVal s) : state(s), constantVal(0), constant_type(ValueType::Unknown) {
+    assert((s == LatticeVal::Top || s == LatticeVal::Bottom) && "SSAPValue(LatticeVal) only for Top/Bottom");
+  }
+  // 构造函数，用于创建 int Constant 状态
+  SSAPValue(int c) : state(LatticeVal::Constant), constantVal(c), constant_type(ValueType::Integer) {}
+  // 构造函数，用于创建 float Constant 状态
+  SSAPValue(float c) : state(LatticeVal::Constant), constantVal(c), constant_type(ValueType::Float) {}
+
+  // 比较操作符，用于判断状态是否改变
+  bool operator==(const SSAPValue &other) const {
+    if (state != other.state)
+      return false;
+    if (state == LatticeVal::Constant) {
+        if (constant_type != other.constant_type) return false; // 类型必须匹配
+        return constantVal == other.constantVal; // std::variant 会比较内部值
+    }
+    return true; // Top == Top, Bottom == Bottom
+  }
+  bool operator!=(const SSAPValue &other) const { return !(*this == other); }
+};
+
+// SCCP 上下文类，持有每个函数运行时的状态
+class SCCPContext {
 private:
-  Module *pModule;
+  IRBuilder *builder; // IR 构建器，用于插入指令和创建常量
+  AliasAnalysisResult *aliasAnalysis; // 别名分析结果
+  SideEffectAnalysisResult *sideEffectAnalysis; // 副作用分析结果
+
+  // 工作列表
+  // 存储需要重新评估的指令
+  std::queue<Instruction *> instWorkList;
+  // 存储需要重新评估的控制流边 (pair: from_block, to_block)
+  std::queue<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>> edgeWorkList;
+
+  // 格值映射：SSA Value 到其当前状态
+  std::map<Value *, SSAPValue> valueState;
+  // 可执行基本块集合
+  std::unordered_set<BasicBlock *> executableBlocks;
+  // 追踪已访问的CFG边，防止重复添加，使用 SysYIROptUtils::PairHash
+  std::unordered_set<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, SysYIROptUtils::PairHash> visitedCFGEdges;
+
+  // 辅助函数：格操作 Meet
+  SSAPValue Meet(const SSAPValue &a, const SSAPValue &b);
+  // 辅助函数：获取值的当前状态，如果不存在则默认为 Top
+  SSAPValue GetValueState(Value *v);
+  // 辅助函数：更新值的状态，如果状态改变，将所有用户加入指令工作列表
+  void UpdateState(Value *v, SSAPValue newState);
+  // 辅助函数：将边加入边工作列表，并更新可执行块
+  void AddEdgeToWorkList(BasicBlock *fromBB, BasicBlock *toBB);
+  // 辅助函数：标记一个块为可执行
+  void MarkBlockExecutable(BasicBlock* block);
+
+  // 辅助函数：对二元操作进行常量折叠
+  SSAPValue ComputeConstant(BinaryInst *binaryinst, SSAPValue lhsVal, SSAPValue rhsVal);
+  // 辅助函数：对一元操作进行常量折叠
+  SSAPValue ComputeConstant(UnaryInst *unaryInst, SSAPValue operandVal);
+  // 辅助函数：检查是否为已知的纯函数
+  bool isKnownPureFunction(const std::string &funcName) const;
+  // 辅助函数：计算纯函数的常量结果
+  SSAPValue computePureFunctionResult(CallInst *call, const std::vector<SSAPValue> &argValues);
+  // 辅助函数：查找存储到指定位置的常量值
+  SSAPValue findStoredConstantValue(Value *ptr, BasicBlock *currentBB);
+  // 辅助函数：动态检查数组访问是否为常量索引（考虑SCCP状态）
+  bool hasRuntimeConstantAccess(Value *ptr);
+
+  // 主要优化阶段
+  // 阶段1: 常量传播与折叠
+  bool PropagateConstants(Function *func);
+  // 阶段2: 控制流简化
+  bool SimplifyControlFlow(Function *func);
+
+  // 辅助函数：处理单条指令
+  void ProcessInstruction(Instruction *inst);
+  // 辅助函数：处理单条控制流边
+  void ProcessEdge(const std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *> &edge);
+
+  // 控制流简化辅助函数
+  // 查找所有可达的基本块 (基于常量条件)
+  std::unordered_set<BasicBlock *> FindReachableBlocks(Function *func);
+  // 移除死块
+  void RemoveDeadBlock(BasicBlock *bb, Function *func);
+  // 简化分支（将条件分支替换为无条件分支）
+  void SimplifyBranch(CondBrInst*brInst, bool condVal); // 保持 BranchInst
+  // 更新前驱块的终结指令（当一个后继块被移除时）
+  void UpdateTerminator(BasicBlock *predBB, BasicBlock *removedSucc);
+  // 移除 Phi 节点的入边（当其前驱块被移除时）
+  void RemovePhiIncoming(BasicBlock *phiParentBB, BasicBlock *removedPred);
 
 public:
-  SCCP(Module *pMoudle) : pModule(pMoudle) {}
+  SCCPContext(IRBuilder *builder) : builder(builder), aliasAnalysis(nullptr), sideEffectAnalysis(nullptr) {}
+  
+  // 设置别名分析结果
+  void setAliasAnalysis(AliasAnalysisResult *aa) { aliasAnalysis = aa; }
+  
+  // 设置副作用分析结果
+  void setSideEffectAnalysis(SideEffectAnalysisResult *sea) { sideEffectAnalysis = sea; }
 
-  void run();
-  bool PropagateConstants(Function *function);
-  bool SimplifyControlFlow(Function *function);
-  void ProcessInstruction(Instruction *inst);
-  void ProcessEdge(const std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *> &edge);
-  void RemoveDeadBlock(BasicBlock *bb);
-  void UpdateState(Value *v, LatticeValue newState);
-  LatticeValue Meet(LatticeValue a, LatticeValue b);
-  LatticeValue GetValueState(Value *v);
+  // 运行 SCCP 优化
+  void run(Function *func, AnalysisManager &AM);
 };
 
-}  // namespace sysy
+// SCCP 优化遍类，继承自 OptimizationPass
+class SCCP : public OptimizationPass {
+private:
+  IRBuilder *builder; // IR 构建器，作为 Pass 的成员，传入 Context
+
+public:
+  SCCP(IRBuilder *builder) : OptimizationPass("SCCP", Granularity::Function), builder(builder) {}
+  static void *ID;
+  bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) override;
+  void getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<void *> &analysisInvalidations) const override;
+  void *getPassID() const override { return &ID; }
+};
+
+} // namespace sysy

src/include/midend/Pass/Optimize/SysYIROptUtils.h

@@ -2,6 +2,7 @@
 
 #include "IR.h"
 
+extern int DEBUG;
 namespace sysy {
 
 // 优化工具类，包含一些通用的优化方法
@@ -10,12 +11,80 @@ namespace sysy {
 class SysYIROptUtils{
 
 public:
-  // 仅仅删除use关系
-  static void usedelete(Instruction *instr) {
-    for (auto &use : instr->getOperands()) {
-      Value* val = use->getValue();
-      val->removeUse(use);
+  struct PairHash {
+      template <class T1, class T2>
+      std::size_t operator () (const std::pair<T1, T2>& p) const {
+          auto h1 = std::hash<T1>{}(p.first);
+          auto h2 = std::hash<T2>{}(p.second);
+
+          // 简单的组合哈希值，可以更复杂以减少冲突
+          // 使用 boost::hash_combine 的简化版本
+          return h1 ^ (h2 << 1); 
+      }
+  };
+
+  static void RemoveUserOperandUses(User *user) {
+    if (!user) {
+        return;
     }
+
+    // 遍历 User 的 operands 列表。
+    // 由于 operands 是 protected 成员，我们需要一个临时方法来访问它，
+    // 或者在 User 类中添加一个 friend 声明。
+    // 假设 User 内部有一个像 getOperands() 这样的公共方法返回 operands 的引用，
+    // 或者将 SysYIROptUtils 声明为 User 的 friend。
+    // 为了示例，我将假设可以直接访问 user->operands 或通过一个getter。
+    // 如果无法直接访问，请在 IR.h 的 User 类中添加：
+    // public: const std::vector<std::shared_ptr<Use>>& getOperands() const { return operands; }
+
+    // 迭代 copies of shared_ptr to avoid issues if removeUse modifies the list
+    // (though remove should handle it, iterating a copy is safer or reverse iteration).
+    // Since we'll clear the vector at the end, iterating forward is fine.
+    for (const auto& use_ptr : user->getOperands()) { // 假设 getOperands() 可用
+        if (use_ptr) {
+            Value *val = use_ptr->getValue(); // 获取 Use 指向的 Value (如 AllocaInst)
+            if (val) {
+                val->removeUse(use_ptr); // 通知 Value 从其 uses 列表中移除此 Use 关系
+            }
+        }
+    }
+  }
+  static void usedelete(Instruction *inst) {
+    assert(inst && "Instruction to delete cannot be null.");
+    BasicBlock *parentBlock = inst->getParent();
+    assert(parentBlock && "Instruction must have a parent BasicBlock to be deleted.");
+
+    // 步骤1: 处理所有使用者，将他们从使用 inst 变为使用 UndefinedValue
+    // 这将清理 inst 作为 Value 时的 uses 列表
+    if (!inst->getUses().empty()) {
+        inst->replaceAllUsesWith(UndefinedValue::get(inst->getType()));
+    }
+
+    // 步骤2: 清理 inst 作为 User 时的操作数关系
+    // 通知 inst 所使用的所有 Value (如 AllocaInst)，移除对应的 Use 关系。
+    // 这里的 inst 实际上是一个 User*，所以可以安全地向下转型。
+    RemoveUserOperandUses(static_cast<User*>(inst));
+
+    // 步骤3: 物理删除指令
+    // 这会导致 Instruction 对象的 unique_ptr 销毁，从而调用其析构函数链。
+    parentBlock->removeInst(inst);
+} 
+
+  static BasicBlock::iterator usedelete(BasicBlock::iterator inst_it) {
+    Instruction *inst_to_delete = inst_it->get();
+    BasicBlock *parentBlock = inst_to_delete->getParent();
+    assert(parentBlock && "Instruction must have a parent BasicBlock for iterator deletion.");
+
+    // 步骤1: 处理所有使用者
+    if (!inst_to_delete->getUses().empty()) {
+        inst_to_delete->replaceAllUsesWith(UndefinedValue::get(inst_to_delete->getType()));
+    }
+
+    // 步骤2: 清理操作数关系
+    RemoveUserOperandUses(static_cast<User*>(inst_to_delete));
+
+    // 步骤3: 物理删除指令并返回下一个迭代器
+    return parentBlock->removeInst(inst_it);
   }
 
   // 判断是否是全局变量
@@ -26,7 +95,17 @@ public:
   // 判断是否是数组
   static bool isArr(Value *val) {
     auto aval = dynamic_cast<AllocaInst *>(val);
-  return aval != nullptr && aval->getNumDims() != 0;
+    // 如果是 AllocaInst 且通过Type::isArray()判断为数组类型
+    return aval && aval->getType()->as<PointerType>()->getBaseType()->isArray();
+  }
+  // 判断是否是指向数组的指针
+  static bool isArrPointer(Value *val) {
+    auto aval = dynamic_cast<AllocaInst *>(val);
+    // 如果是 AllocaInst 且通过Type::isPointer()判断为指针;
+    auto baseType = aval->getType()->as<PointerType>()->getBaseType();
+    // 在sysy中，函数的数组参数会退化成指针
+    // 所以当AllocaInst的basetype是PointerType时（一维数组）或者是指向ArrayType的PointerType（多位数组）时，返回true
+    return aval && (baseType->isPointer() || baseType->as<PointerType>()->getBaseType()->isArray());
   }
 };
 

src/include/midend/Pass/Pass.h

@@ -151,17 +151,21 @@ public:
     }
     AnalysisPass *analysisPass = static_cast<AnalysisPass *>(basePass.get());
 
-    if(DEBUG){
-      std::cout << "Running Analysis Pass: " << analysisPass->getName() << "\n";
-    }
     // 根据分析遍的粒度处理
     switch (analysisPass->getGranularity()) {
       case Pass::Granularity::Module: {
         // 检查是否已存在有效结果
         auto it = moduleCachedResults.find(analysisID);
         if (it != moduleCachedResults.end()) {
+          if(DEBUG) {
+            std::cout << "Using cached result for Analysis Pass: " << analysisPass->getName() << "\n";
+          }
           return static_cast<T *>(it->second.get()); // 返回缓存结果
         }
+        // 只有在实际运行时才打印调试信息
+        if(DEBUG){
+          std::cout << "Running Analysis Pass: " << analysisPass->getName() << "\n";
+        }
         // 运行模块级分析遍
         if (!pModuleRef) {
           std::cerr << "Error: Module reference not set for AnalysisManager to run Module Pass.\n";
@@ -183,8 +187,16 @@ public:
         // 检查是否已存在有效结果
         auto it = functionCachedResults.find({F, analysisID});
         if (it != functionCachedResults.end()) {
+          if(DEBUG) {
+            std::cout << "Using cached result for Analysis Pass: " << analysisPass->getName() << " (Function: " << F->getName() << ")\n";
+          }
           return static_cast<T *>(it->second.get()); // 返回缓存结果
         }
+        // 只有在实际运行时才打印调试信息
+        if(DEBUG){
+          std::cout << "Running Analysis Pass: " << analysisPass->getName() << "\n";
+          std::cout << "Function: " << F->getName() << "\n";
+        }
         // 运行函数级分析遍
         analysisPass->runOnFunction(F, *this);
         // 获取结果并缓存
@@ -202,8 +214,16 @@ public:
         // 检查是否已存在有效结果
         auto it = basicBlockCachedResults.find({BB, analysisID});
         if (it != basicBlockCachedResults.end()) {
+          if(DEBUG) {
+            std::cout << "Using cached result for Analysis Pass: " << analysisPass->getName() << " (BasicBlock: " << BB->getName() << ")\n";
+          }
           return static_cast<T *>(it->second.get()); // 返回缓存结果
         }
+        // 只有在实际运行时才打印调试信息
+        if(DEBUG){
+          std::cout << "Running Analysis Pass: " << analysisPass->getName() << "\n";
+          std::cout << "BasicBlock: " << BB->getName() << "\n";
+        }
         // 运行基本块级分析遍
         analysisPass->runOnBasicBlock(BB, *this);
         // 获取结果并缓存
@@ -279,7 +299,7 @@ private:
   IRBuilder *pBuilder;
 
 public:
-  PassManager() = default;
+  PassManager() = delete;
   ~PassManager() = default;
 
   PassManager(Module *module, IRBuilder *builder) : pmodule(module) ,pBuilder(builder), analysisManager(module) {}

src/include/midend/SysYIRGenerator.h

@@ -86,7 +86,60 @@ private:
     case LPAREN: case RPAREN: return 0; // Parentheses have lowest precedence for stack logic
     default: return -1; // Unknown operator
     }
-  }
+  };
+
+  struct ExpKey {
+    BinaryOp op;  ///< 操作符
+    Value *left;  ///< 左操作数
+    Value *right; ///< 右操作数
+    ExpKey(BinaryOp op, Value *left, Value *right) : op(op), left(left), right(right) {}
+
+    bool operator<(const ExpKey &other) const {
+      if (op != other.op)
+        return op < other.op; ///< 比较操作符
+      if (left != other.left)
+        return left < other.left; ///< 比较左操作
+      return right < other.right; ///< 比较右操作数
+    } ///< 重载小于运算符用于比较ExpKey
+  };
+
+  struct UnExpKey {
+    BinaryOp op;    ///< 一元操作符
+    Value *operand; ///< 操作数
+    UnExpKey(BinaryOp op, Value *operand) : op(op), operand(operand) {}
+
+    bool operator<(const UnExpKey &other) const {
+      if (op != other.op)
+        return op < other.op;         ///< 比较操作符
+      return operand < other.operand; ///< 比较操作数
+    } ///< 重载小于运算符用于比较UnExpKey
+  };
+
+  struct GEPKey {
+    Value *basePointer;
+    std::vector<Value *> indices;
+
+    // 为 std::map 定义比较运算符，使得 GEPKey 可以作为键
+    bool operator<(const GEPKey &other) const {
+      if (basePointer != other.basePointer) {
+        return basePointer < other.basePointer;
+      }
+      // 逐个比较索引，确保顺序一致
+      if (indices.size() != other.indices.size()) {
+        return indices.size() < other.indices.size();
+      }
+      for (size_t i = 0; i < indices.size(); ++i) {
+        if (indices[i] != other.indices[i]) {
+          return indices[i] < other.indices[i];
+        }
+      }
+      return false; // 如果 basePointer 和所有索引都相同，则认为相等
+    }
+  };
+  std::map<GEPKey, Value*> availableGEPs; ///< 用于存储 GEP 的缓存
+  std::map<ExpKey, Value*> availableBinaryExpressions;
+  std::map<UnExpKey, Value*> availableUnaryExpressions;
+  std::map<Value*, Value*> availableLoads;
 
 public:
   SysYIRGenerator() = default;
@@ -167,6 +220,15 @@ public:
   Value* computeExp(SysYParser::ExpContext *ctx, Type* targetType = nullptr);
   Value* computeAddExp(SysYParser::AddExpContext *ctx, Type* targetType = nullptr);
   void compute();
+
+  // 参数是发生 store 操作的目标地址/变量的 Value*
+  void invalidateExpressionsOnStore(Value* storedAddress);
+
+  // 清除因函数调用而失效的表达式缓存（保守策略）
+  void invalidateExpressionsOnCall();
+
+  // 在进入新的基本块时清空所有表达式缓存
+  void enterNewBasicBlock();
 public:
   // 获取GEP指令的地址
   Value* getGEPAddressInst(Value* basePointer, const std::vector<Value*>& indices);

src/midend/CMakeLists.txt

@@ -6,10 +6,24 @@ add_library(midend_lib STATIC
     Pass/Pass.cpp
     Pass/Analysis/Dom.cpp
     Pass/Analysis/Liveness.cpp
+    Pass/Analysis/Loop.cpp
+    Pass/Analysis/LoopCharacteristics.cpp
+    Pass/Analysis/LoopVectorization.cpp
+    Pass/Analysis/AliasAnalysis.cpp
+    Pass/Analysis/SideEffectAnalysis.cpp
+    Pass/Analysis/CallGraphAnalysis.cpp
     Pass/Optimize/DCE.cpp
     Pass/Optimize/Mem2Reg.cpp
     Pass/Optimize/Reg2Mem.cpp
+    Pass/Optimize/GVN.cpp
     Pass/Optimize/SysYIRCFGOpt.cpp
+    Pass/Optimize/SCCP.cpp
+    Pass/Optimize/LoopNormalization.cpp
+    Pass/Optimize/LICM.cpp
+    Pass/Optimize/LoopStrengthReduction.cpp
+    Pass/Optimize/InductionVariableElimination.cpp
+    Pass/Optimize/BuildCFG.cpp
+    Pass/Optimize/LargeArrayToGlobal.cpp
 )
 
 # 包含中端模块所需的头文件路径

src/midend/Pass/Analysis/AliasAnalysis.cpp

@@ -0,0 +1,559 @@
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include "SysYIRPrinter.h"
+#include <iostream>
+
+extern int DEBUG;
+
+namespace sysy {
+
+// 静态成员初始化
+void *SysYAliasAnalysisPass::ID = (void *)&SysYAliasAnalysisPass::ID;
+
+// ========== AliasAnalysisResult 实现 ==========
+
+void AliasAnalysisResult::print() const {
+    std::cout << "---- Alias Analysis Results for Function: " << AssociatedFunction->getName() << " ----\n";
+    
+    // 打印内存位置信息
+    std::cout << "  Memory Locations (" << LocationMap.size() << "):\n";
+    for (const auto& pair : LocationMap) {
+        const auto& loc = pair.second;
+        std::cout << "    - Base: " << loc->basePointer->getName();
+        std::cout << " (Type: ";
+        if (loc->isLocalArray) std::cout << "Local";
+        else if (loc->isFunctionParameter) std::cout << "Parameter";
+        else if (loc->isGlobalArray) std::cout << "Global";
+        else std::cout << "Unknown";
+        std::cout << ")\n";
+    }
+    
+    // 打印别名关系
+    std::cout << "  Alias Relations (" << AliasMap.size() << "):\n";
+    for (const auto& pair : AliasMap) {
+        std::cout << "    - (" << pair.first.first->getName() << ", " << pair.first.second->getName() << "): ";
+        switch (pair.second) {
+            case AliasType::NO_ALIAS: std::cout << "No Alias"; break;
+            case AliasType::SELF_ALIAS: std::cout << "Self Alias"; break;
+            case AliasType::POSSIBLE_ALIAS: std::cout << "Possible Alias"; break;
+            case AliasType::UNKNOWN_ALIAS: std::cout << "Unknown Alias"; break;
+        }
+        std::cout << "\n";
+    }
+    std::cout << "-----------------------------------------------------------\n";
+}
+
+AliasType AliasAnalysisResult::queryAlias(Value* ptr1, Value* ptr2) const {
+  auto key = std::make_pair(ptr1, ptr2);
+  auto it = AliasMap.find(key);
+  if (it != AliasMap.end()) {
+    return it->second;
+  }
+  
+  // 尝试反向查找
+  key = std::make_pair(ptr2, ptr1);
+  it = AliasMap.find(key);
+  if (it != AliasMap.end()) {
+    return it->second;
+  }
+  
+  return AliasType::UNKNOWN_ALIAS; // 保守估计
+}
+
+const MemoryLocation* AliasAnalysisResult::getMemoryLocation(Value* ptr) const {
+  auto it = LocationMap.find(ptr);
+  return (it != LocationMap.end()) ? it->second.get() : nullptr;
+}
+
+bool AliasAnalysisResult::isLocalArray(Value* ptr) const {
+  const MemoryLocation* loc = getMemoryLocation(ptr);
+  return loc && loc->isLocalArray;
+}
+
+bool AliasAnalysisResult::isFunctionParameter(Value* ptr) const {
+  const MemoryLocation* loc = getMemoryLocation(ptr);
+  return loc && loc->isFunctionParameter;
+}
+
+bool AliasAnalysisResult::isGlobalArray(Value* ptr) const {
+  const MemoryLocation* loc = getMemoryLocation(ptr);
+  return loc && loc->isGlobalArray;
+}
+
+bool AliasAnalysisResult::hasConstantAccess(Value* ptr) const {
+  const MemoryLocation* loc = getMemoryLocation(ptr);
+  return loc && loc->hasConstantIndices;
+}
+
+AliasAnalysisResult::Statistics AliasAnalysisResult::getStatistics() const {
+  Statistics stats = {0};
+  
+  stats.totalQueries = AliasMap.size();
+  
+  for (auto& pair : AliasMap) {
+    switch (pair.second) {
+      case AliasType::NO_ALIAS: stats.noAlias++; break;
+      case AliasType::SELF_ALIAS: stats.selfAlias++; break;
+      case AliasType::POSSIBLE_ALIAS: stats.possibleAlias++; break;
+      case AliasType::UNKNOWN_ALIAS: stats.unknownAlias++; break;
+    }
+  }
+  
+  for (auto& loc : LocationMap) {
+    if (loc.second->isLocalArray) stats.localArrays++;
+    if (loc.second->isFunctionParameter) stats.functionParameters++;
+    if (loc.second->isGlobalArray) stats.globalArrays++;
+    if (loc.second->hasConstantIndices) stats.constantAccesses++;
+  }
+  
+  return stats;
+}
+
+void AliasAnalysisResult::printStatics() const {
+  std::cout << "=== Alias Analysis Results ===" << std::endl;
+  
+  auto stats = getStatistics();
+  std::cout << "Total queries: " << stats.totalQueries << std::endl;
+  std::cout << "No alias: " << stats.noAlias << std::endl;
+  std::cout << "Self alias: " << stats.selfAlias << std::endl;
+  std::cout << "Possible alias: " << stats.possibleAlias << std::endl;
+  std::cout << "Unknown alias: " << stats.unknownAlias << std::endl;
+  std::cout << "Local arrays: " << stats.localArrays << std::endl;
+  std::cout << "Function parameters: " << stats.functionParameters << std::endl;
+  std::cout << "Global arrays: " << stats.globalArrays << std::endl;
+  std::cout << "Constant accesses: " << stats.constantAccesses << std::endl;
+}
+
+void AliasAnalysisResult::addMemoryLocation(std::unique_ptr<MemoryLocation> location) {
+  Value* ptr = location->accessPointer;
+  LocationMap[ptr] = std::move(location);
+}
+
+void AliasAnalysisResult::addAliasRelation(Value* ptr1, Value* ptr2, AliasType type) {
+  auto key = std::make_pair(ptr1, ptr2);
+  AliasMap[key] = type;
+}
+
+// ========== SysYAliasAnalysisPass 实现 ==========
+
+bool SysYAliasAnalysisPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "Running SysY Alias Analysis on function: " << F->getName() << std::endl;
+  }
+  
+  // 创建分析结果
+  CurrentResult = std::make_unique<AliasAnalysisResult>(F);
+  
+  // 执行主要分析步骤
+  collectMemoryAccesses(F);
+  buildAliasRelations(F);
+  optimizeForSysY(F);
+  
+  if (DEBUG) {
+    CurrentResult->print();
+    CurrentResult->printStatics();
+  }
+
+  return false; // 分析遍不修改IR
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::collectMemoryAccesses(Function* F) {
+  // 收集函数中所有内存访问指令
+  for (auto& bb : F->getBasicBlocks()) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      Value* ptr = nullptr;
+      
+      if (auto* loadInst = dynamic_cast<LoadInst*>(inst.get())) {
+        ptr = loadInst->getPointer();
+      } else if (auto* storeInst = dynamic_cast<StoreInst*>(inst.get())) {
+        ptr = storeInst->getPointer();
+      }
+      
+      if (ptr) {
+        // 创建内存位置信息
+        auto location = createMemoryLocation(ptr);
+        location->accessInsts.push_back(inst.get());
+        
+        // 更新读写标记
+        if (dynamic_cast<LoadInst*>(inst.get())) {
+          location->hasReads = true;
+        } else {
+          location->hasWrites = true;
+        }
+        
+        CurrentResult->addMemoryLocation(std::move(location));
+      }
+    }
+  }
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::buildAliasRelations(Function *F) {
+  // 构建所有内存访问之间的别名关系
+  auto& locationMap = CurrentResult->LocationMap;
+  
+  std::vector<Value*> allPointers;
+  for (auto& pair : locationMap) {
+    allPointers.push_back(pair.first);
+  }
+  
+  // 两两比较所有指针
+  for (size_t i = 0; i < allPointers.size(); ++i) {
+    for (size_t j = i + 1; j < allPointers.size(); ++j) {
+      Value* ptr1 = allPointers[i];
+      Value* ptr2 = allPointers[j];
+      
+      MemoryLocation* loc1 = locationMap[ptr1].get();
+      MemoryLocation* loc2 = locationMap[ptr2].get();
+      
+      AliasType aliasType = analyzeAliasBetween(loc1, loc2);
+      CurrentResult->addAliasRelation(ptr1, ptr2, aliasType);
+    }
+  }
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::optimizeForSysY(Function* F) {
+  // SysY特化优化
+  applySysYConstraints(F);
+  optimizeParameterAnalysis(F);
+  optimizeArrayAccessAnalysis(F);
+}
+
+std::unique_ptr<MemoryLocation> SysYAliasAnalysisPass::createMemoryLocation(Value* ptr) {
+  Value* basePtr = getBasePointer(ptr);
+  auto location = std::make_unique<MemoryLocation>(basePtr, ptr);
+  
+  // 分析内存类型和索引模式
+  analyzeMemoryType(location.get());
+  analyzeIndexPattern(location.get());
+  
+  return location;
+}
+
+Value* SysYAliasAnalysisPass::getBasePointer(Value* ptr) {
+  // 递归剥离GEP指令，找到真正的基指针
+  if (auto* gepInst = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(ptr)) {
+    return getBasePointer(gepInst->getBasePointer());
+  }
+  return ptr;
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::analyzeMemoryType(MemoryLocation* location) {
+  Value* base = location->basePointer;
+  
+  // 检查内存类型
+  if (dynamic_cast<AllocaInst*>(base)) {
+    location->isLocalArray = true;
+  } else if (dynamic_cast<Argument*>(base)) {
+    location->isFunctionParameter = true;
+  } else if (dynamic_cast<GlobalValue*>(base)) {
+    location->isGlobalArray = true;
+  }
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::analyzeIndexPattern(MemoryLocation* location) {
+  // 分析GEP指令的索引模式
+  if (auto* gepInst = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(location->accessPointer)) {
+    // 初始化为true，如果发现非常量索引则设为false
+    location->hasConstantIndices = true;
+    
+    // 收集所有索引
+    for (unsigned i = 0; i < gepInst->getNumIndices(); ++i) {
+      Value* index = gepInst->getIndex(i);
+      location->indices.push_back(index);
+      
+      // 检查是否为常量索引
+      if (!isConstantValue(index)) {
+        location->hasConstantIndices = false;
+      }
+    }
+    
+    // 检查是否包含循环变量
+    Function* containingFunc = nullptr;
+    if (auto* inst = dynamic_cast<Instruction*>(location->basePointer)) {
+      containingFunc = inst->getParent()->getParent();
+    } else if (auto* arg = dynamic_cast<Argument*>(location->basePointer)) {
+      containingFunc = arg->getParent();
+    }
+    
+    if (containingFunc) {
+      location->hasLoopVariableIndex = hasLoopVariableInIndices(location->indices, containingFunc);
+    }
+    
+    // 计算常量偏移
+    if (location->hasConstantIndices) {
+      location->constantOffset = calculateConstantOffset(location->indices);
+    }
+  }
+}
+
+AliasType SysYAliasAnalysisPass::analyzeAliasBetween(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2) {
+  // 分析两个内存位置之间的别名关系
+  
+  // 1. 相同基指针的情况需要进一步分析索引
+  if (loc1->basePointer == loc2->basePointer) {
+    // 如果是同一个访问指针，那就是完全相同的内存位置
+    if (loc1->accessPointer == loc2->accessPointer) {
+      return AliasType::SELF_ALIAS;
+    }
+    
+    // 相同基指针但不同访问指针，需要比较索引
+    return compareIndices(loc1, loc2);
+  }
+  
+  // 2. 不同类型的内存位置
+  if ((loc1->isLocalArray && loc2->isLocalArray)) {
+    return compareLocalArrays(loc1, loc2);
+  }
+  
+  if ((loc1->isFunctionParameter && loc2->isFunctionParameter)) {
+    return compareParameters(loc1, loc2);
+  }
+  
+  if ((loc1->isGlobalArray || loc2->isGlobalArray)) {
+    return compareWithGlobal(loc1, loc2);
+  }
+  
+  return compareMixedTypes(loc1, loc2);
+}
+
+AliasType SysYAliasAnalysisPass::compareIndices(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2) {
+  // 比较相同基指针下的不同索引访问
+  
+  // 如果都有常量索引，可以精确比较
+  if (loc1->hasConstantIndices && loc2->hasConstantIndices) {
+    // 比较索引数量
+    if (loc1->indices.size() != loc2->indices.size()) {
+      return AliasType::NO_ALIAS;
+    }
+    
+    // 逐个比较索引值
+    for (size_t i = 0; i < loc1->indices.size(); ++i) {
+      Value* idx1 = loc1->indices[i];
+      Value* idx2 = loc2->indices[i];
+      
+      // 都是常量，比较值
+      auto* const1 = dynamic_cast<ConstantInteger*>(idx1);
+      auto* const2 = dynamic_cast<ConstantInteger*>(idx2);
+      
+      if (const1 && const2) {
+        int val1 = std::get<int>(const1->getVal());
+        int val2 = std::get<int>(const2->getVal());
+        
+        if (val1 != val2) {
+          return AliasType::NO_ALIAS;  // 不同常量索引，确定无别名
+        }
+      } else {
+        // 不是常量，无法确定
+        return AliasType::POSSIBLE_ALIAS;
+      }
+    }
+    
+    // 所有索引都相同
+    return AliasType::SELF_ALIAS;
+  }
+  
+  // 如果有非常量索引，保守估计
+  return AliasType::POSSIBLE_ALIAS;
+}
+
+AliasType SysYAliasAnalysisPass::compareLocalArrays(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2) {
+  // 不同局部数组不别名
+  return AliasType::NO_ALIAS;
+}
+
+AliasType SysYAliasAnalysisPass::compareParameters(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2) {
+  // SysY特化：可配置的数组参数别名策略
+  // 
+  // SysY中数组参数的语法形式：
+  //   void func(int a[], int b[])     - 一维数组参数
+  //   void func(int a[][10], int b[]) - 多维数组参数
+  //
+  // 默认保守策略：不同数组参数可能别名（因为可能传入相同数组）
+  //   func(arr, arr);  // 传入同一个数组给两个参数
+  //
+  // 激进策略：假设不同数组参数不会传入相同数组（适用于评测环境）
+  //   在SysY评测中，这种情况很少出现
+  
+  if (useAggressiveParameterAnalysis()) {
+    // 激进策略：不同数组参数假设不别名
+    return AliasType::NO_ALIAS;
+  } else {
+    // 保守策略：不同数组参数可能别名
+    return AliasType::POSSIBLE_ALIAS;
+  }
+}
+
+AliasType SysYAliasAnalysisPass::compareWithGlobal(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2) {
+  // 涉及全局数组的访问分析
+  // 这里处理所有涉及全局数组的情况
+  
+  // SysY特化：局部数组与全局数组不别名
+  if ((loc1->isLocalArray && loc2->isGlobalArray) || 
+      (loc1->isGlobalArray && loc2->isLocalArray)) {
+    // 局部数组在栈上，全局数组在全局区，确定不别名
+    return AliasType::NO_ALIAS;
+  }
+  
+  // SysY特化：数组参数与全局数组可能别名（保守处理）
+  if ((loc1->isFunctionParameter && loc2->isGlobalArray) || 
+      (loc1->isGlobalArray && loc2->isFunctionParameter)) {
+    // 数组参数可能指向全局数组，需要保守处理
+    return AliasType::POSSIBLE_ALIAS;
+  }
+  
+  // 其他涉及全局数组的情况，采用保守策略
+  return AliasType::POSSIBLE_ALIAS;
+}
+
+AliasType SysYAliasAnalysisPass::compareMixedTypes(MemoryLocation* loc1, MemoryLocation* loc2) {
+  // 混合类型访问的别名分析
+  // 处理不同内存类型之间的别名关系
+  
+  // SysY特化：局部数组与数组参数通常不别名
+  // 典型场景：
+  //   void func(int p[]) {       // p 是数组参数
+  //       int local[10];         // local 是局部数组
+  //       p[0] = local[0];       // 混合类型访问
+  //   }
+  // 或多维数组：
+  //   void func(int p[][10]) {   // p 是多维数组参数
+  //       int local[10];         // local 是局部数组
+  //       p[i][0] = local[0];    // 混合类型访问
+  //   } 
+  // 局部数组与数组参数：在SysY中通常不别名
+  if ((loc1->isLocalArray && loc2->isFunctionParameter) || 
+      (loc1->isFunctionParameter && loc2->isLocalArray)) {
+    // 因为局部数组是栈上分配，而数组参数是传入的外部数组
+    return AliasType::NO_ALIAS;
+  }
+
+  // 对于其他混合情况，保守估计
+  return AliasType::UNKNOWN_ALIAS;
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::applySysYConstraints(Function* F) {
+  // SysY语言特定的约束和优化
+  // 1. SysY没有指针运算，简化了别名分析
+  // 2. 数组传参时保持数组语义
+  // 3. 没有动态内存分配，所有数组要么是局部的要么是参数/全局
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::optimizeParameterAnalysis(Function* F) {
+  // 数组参数别名分析优化
+  // 为SysY评测环境提供可配置的优化策略
+  
+  if (!enableParameterOptimization()) {
+    return; // 保持默认的保守策略
+  }
+  
+  // 可选的参数优化：假设不同数组参数不会传入相同数组
+  // 典型的SysY函数调用：
+  //   int arr1[10], arr2[20];
+  //   func(arr1, arr2);  // 传入不同数组
+  // 而不是：
+  //   func(arr1, arr1);  // 传入相同数组给两个参数
+  // 这在SysY评测中通常是安全的假设
+  auto& locationMap = CurrentResult->LocationMap;
+  
+  for (auto it1 = locationMap.begin(); it1 != locationMap.end(); ++it1) {
+    for (auto it2 = std::next(it1); it2 != locationMap.end(); ++it2) {
+      MemoryLocation* loc1 = it1->second.get();
+      MemoryLocation* loc2 = it2->second.get();
+      
+      // 如果两个都是数组参数且基指针不同，设为NO_ALIAS
+      if (loc1->isFunctionParameter && loc2->isFunctionParameter && 
+          loc1->basePointer != loc2->basePointer) {
+        CurrentResult->addAliasRelation(it1->first, it2->first, AliasType::NO_ALIAS);
+      }
+    }
+  }
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::optimizeArrayAccessAnalysis(Function* F) {
+  // 数组访问别名分析优化
+  // 基于SysY语言的特点进行简单优化
+  
+  // 优化1：同一数组的不同常量索引访问确定无别名
+  optimizeConstantIndexAccesses();
+  
+  // 优化2：识别简单的顺序访问模式
+  optimizeSequentialAccesses();
+}
+
+bool SysYAliasAnalysisPass::isConstantValue(Value* val) {
+  return dynamic_cast<ConstantInteger*>(val) != nullptr; // 简化，只检查整数常量
+}
+
+bool SysYAliasAnalysisPass::hasLoopVariableInIndices(const std::vector<Value*>& indices, Function* F) {
+  // 保守策略：所有非常量索引都视为可能的循环变量
+  // 这样可以避免复杂的循环分析依赖，保持分析的独立性
+  for (Value* index : indices) {
+    if (!isConstantValue(index)) {
+      return true; // 保守估计，确保正确性
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+int SysYAliasAnalysisPass::calculateConstantOffset(const std::vector<Value*>& indices) {
+  int offset = 0;
+  for (Value* index : indices) {
+    if (auto* constInt = dynamic_cast<ConstantInteger*>(index)) {
+      // ConstantInteger的getVal()返回variant，需要提取int值
+      auto val = constInt->getVal();
+      if (std::holds_alternative<int>(val)) {
+        offset += std::get<int>(val);
+      }
+    }
+  }
+  return offset;
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::printStatistics() const {
+  if (CurrentResult) {
+    CurrentResult->print();
+  }
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::optimizeConstantIndexAccesses() {
+  // 优化常量索引访问的别名关系
+  // 对于相同基指针的访问，如果索引都是常量且不同，则确定无别名
+  
+  auto& locationMap = CurrentResult->LocationMap;
+  std::vector<Value*> allPointers;
+  for (auto& pair : locationMap) {
+    allPointers.push_back(pair.first);
+  }
+  
+  for (size_t i = 0; i < allPointers.size(); ++i) {
+    for (size_t j = i + 1; j < allPointers.size(); ++j) {
+      Value* ptr1 = allPointers[i];
+      Value* ptr2 = allPointers[j];
+      MemoryLocation* loc1 = locationMap[ptr1].get();
+      MemoryLocation* loc2 = locationMap[ptr2].get();
+      
+      // 相同基指针且都有常量索引
+      if (loc1->basePointer == loc2->basePointer && 
+          loc1->hasConstantIndices && loc2->hasConstantIndices) {
+        
+        // 比较常量偏移
+        if (loc1->constantOffset != loc2->constantOffset) {
+          // 不同的常量偏移，确定无别名
+          CurrentResult->addAliasRelation(ptr1, ptr2, AliasType::NO_ALIAS);
+        }
+      }
+    }
+  }
+}
+
+void SysYAliasAnalysisPass::optimizeSequentialAccesses() {
+  // 识别和优化顺序访问模式
+  // 这是一个简化的实现，主要用于识别数组的顺序遍历
+  
+  // 在SysY中，大多数数组访问都是通过循环进行的
+  // 对于非常量索引的访问，我们采用保守策略，不进行过多优化
+  // 这样可以保持分析的简单性和正确性
+  
+  // 未来如果需要更精确的分析，可以在这里添加更复杂的逻辑
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Analysis/CallGraphAnalysis.cpp

@@ -0,0 +1,417 @@
+#include "CallGraphAnalysis.h"
+#include "SysYIRPrinter.h"
+#include <iostream>
+#include <stack>
+#include <unordered_set>
+
+extern int DEBUG;
+
+namespace sysy {
+
+// 静态成员初始化
+void* CallGraphAnalysisPass::ID = (void*)&CallGraphAnalysisPass::ID;
+
+// ========== CallGraphAnalysisResult 实现 ==========
+
+CallGraphAnalysisResult::Statistics CallGraphAnalysisResult::getStatistics() const {
+    Statistics stats = {};
+    stats.totalFunctions = nodes.size();
+    
+    size_t totalCallEdges = 0;
+    size_t recursiveFunctions = 0;
+    size_t selfRecursiveFunctions = 0;
+    size_t totalCallers = 0;
+    size_t totalCallees = 0;
+    
+    for (const auto& pair : nodes) {
+        const auto& node = pair.second;
+        totalCallEdges += node->callees.size();
+        totalCallers += node->callers.size();
+        totalCallees += node->callees.size();
+        
+        if (node->isRecursive) recursiveFunctions++;
+        if (node->isSelfRecursive) selfRecursiveFunctions++;
+    }
+    
+    stats.totalCallEdges = totalCallEdges;
+    stats.recursiveFunctions = recursiveFunctions;
+    stats.selfRecursiveFunctions = selfRecursiveFunctions;
+    stats.stronglyConnectedComponents = sccs.size();
+    
+    // 计算最大SCC大小
+    size_t maxSCCSize = 0;
+    for (const auto& scc : sccs) {
+        maxSCCSize = std::max(maxSCCSize, scc.size());
+    }
+    stats.maxSCCSize = maxSCCSize;
+    
+    // 计算平均值
+    if (stats.totalFunctions > 0) {
+        stats.avgCallersPerFunction = static_cast<double>(totalCallers) / stats.totalFunctions;
+        stats.avgCalleesPerFunction = static_cast<double>(totalCallees) / stats.totalFunctions;
+    }
+    
+    return stats;
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::print() const {
+    std::cout << "---- Call Graph Analysis Results for Module ----\n";
+    
+    // 打印基本统计信息
+    auto stats = getStatistics();
+    std::cout << "  Statistics:\n";
+    std::cout << "    Total Functions: " << stats.totalFunctions << "\n";
+    std::cout << "    Total Call Edges: " << stats.totalCallEdges << "\n";
+    std::cout << "    Recursive Functions: " << stats.recursiveFunctions << "\n";
+    std::cout << "    Self-Recursive Functions: " << stats.selfRecursiveFunctions << "\n";
+    std::cout << "    Strongly Connected Components: " << stats.stronglyConnectedComponents << "\n";
+    std::cout << "    Max SCC Size: " << stats.maxSCCSize << "\n";
+    std::cout << "    Avg Callers per Function: " << stats.avgCallersPerFunction << "\n";
+    std::cout << "    Avg Callees per Function: " << stats.avgCalleesPerFunction << "\n";
+    
+    // 打印拓扑排序结果
+    std::cout << "  Topological Order (" << topologicalOrder.size() << "):\n";
+    for (size_t i = 0; i < topologicalOrder.size(); ++i) {
+        std::cout << "    " << i << ": " << topologicalOrder[i]->getName() << "\n";
+    }
+    
+    // 打印强连通分量
+    if (!sccs.empty()) {
+        std::cout << "  Strongly Connected Components:\n";
+        for (size_t i = 0; i < sccs.size(); ++i) {
+            std::cout << "    SCC " << i << " (size " << sccs[i].size() << "): ";
+            for (size_t j = 0; j < sccs[i].size(); ++j) {
+                if (j > 0) std::cout << ", ";
+                std::cout << sccs[i][j]->getName();
+            }
+            std::cout << "\n";
+        }
+    }
+    
+    // 打印每个函数的详细信息
+    std::cout << "  Function Details:\n";
+    for (const auto& pair : nodes) {
+        const auto& node = pair.second;
+        std::cout << "    Function: " << node->function->getName();
+        
+        if (node->isRecursive) {
+            std::cout << " (Recursive";
+            if (node->isSelfRecursive) std::cout << ", Self";
+            if (node->recursiveDepth >= 0) std::cout << ", Depth=" << node->recursiveDepth;
+            std::cout << ")";
+        }
+        std::cout << "\n";
+        
+        if (!node->callers.empty()) {
+            std::cout << "      Callers (" << node->callers.size() << "): ";
+            bool first = true;
+            for (Function* caller : node->callers) {
+                if (!first) std::cout << ", ";
+                std::cout << caller->getName();
+                first = false;
+            }
+            std::cout << "\n";
+        }
+        
+        if (!node->callees.empty()) {
+            std::cout << "      Callees (" << node->callees.size() << "): ";
+            bool first = true;
+            for (Function* callee : node->callees) {
+                if (!first) std::cout << ", ";
+                std::cout << callee->getName();
+                first = false;
+            }
+            std::cout << "\n";
+        }
+    }
+    
+    std::cout << "--------------------------------------------------\n";
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::addNode(Function* F) {
+    if (nodes.find(F) == nodes.end()) {
+        nodes[F] = std::make_unique<CallGraphNode>(F);
+    }
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::addCallEdge(Function* caller, Function* callee) {
+    // 确保两个函数都有对应的节点
+    addNode(caller);
+    addNode(callee);
+    
+    // 添加调用边
+    nodes[caller]->callees.insert(callee);
+    nodes[callee]->callers.insert(caller);
+    
+    // 更新统计信息
+    nodes[caller]->totalCallees = nodes[caller]->callees.size();
+    nodes[callee]->totalCallers = nodes[callee]->callers.size();
+    
+    // 检查自递归
+    if (caller == callee) {
+        nodes[caller]->isSelfRecursive = true;
+        nodes[caller]->isRecursive = true;
+    }
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::computeTopologicalOrder() {
+    topologicalOrder.clear();
+    std::unordered_set<Function*> visited;
+    
+    // 对每个未访问的函数进行DFS
+    for (const auto& pair : nodes) {
+        Function* F = pair.first;
+        if (visited.find(F) == visited.end()) {
+            dfsTopological(F, visited, topologicalOrder);
+        }
+    }
+    
+    // 反转结果（因为我们在后序遍历中添加）
+    std::reverse(topologicalOrder.begin(), topologicalOrder.end());
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::dfsTopological(Function* F, std::unordered_set<Function*>& visited, 
+                                            std::vector<Function*>& result) {
+    visited.insert(F);
+    
+    auto node = getNode(F);
+    if (node) {
+        // 先访问所有被调用的函数
+        for (Function* callee : node->callees) {
+            if (visited.find(callee) == visited.end()) {
+                dfsTopological(callee, visited, result);
+            }
+        }
+    }
+    
+    // 后序遍历：访问完所有子节点后添加当前节点
+    result.push_back(F);
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::computeStronglyConnectedComponents() {
+    tarjanSCC();
+    
+    // 为每个函数设置其所属的SCC
+    functionToSCC.clear();
+    for (size_t i = 0; i < sccs.size(); ++i) {
+        for (Function* F : sccs[i]) {
+            functionToSCC[F] = static_cast<int>(i);
+        }
+    }
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::tarjanSCC() {
+    sccs.clear();
+    
+    std::vector<int> indices(nodes.size(), -1);
+    std::vector<int> lowlinks(nodes.size(), -1);
+    std::vector<Function*> stack;
+    std::unordered_set<Function*> onStack;
+    int index = 0;
+    
+    // 为函数分配索引
+    std::map<Function*, int> functionIndex;
+    int idx = 0;
+    for (const auto& pair : nodes) {
+        functionIndex[pair.first] = idx++;
+    }
+    
+    // 对每个未访问的函数运行Tarjan算法
+    for (const auto& pair : nodes) {
+        Function* F = pair.first;
+        int fIdx = functionIndex[F];
+        if (indices[fIdx] == -1) {
+            tarjanDFS(F, index, indices, lowlinks, stack, onStack);
+        }
+    }
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::tarjanDFS(Function* F, int& index, std::vector<int>& indices, 
+                                      std::vector<int>& lowlinks, std::vector<Function*>& stack, 
+                                      std::unordered_set<Function*>& onStack) {
+    // 这里需要函数到索引的映射，简化实现
+    // 在实际实现中应该维护一个全局的函数索引映射
+    static std::map<Function*, int> functionIndex;
+    static int nextIndex = 0;
+    
+    if (functionIndex.find(F) == functionIndex.end()) {
+        functionIndex[F] = nextIndex++;
+    }
+    
+    int fIdx = functionIndex[F];
+    
+    // 确保向量足够大
+    if (fIdx >= static_cast<int>(indices.size())) {
+        indices.resize(fIdx + 1, -1);
+        lowlinks.resize(fIdx + 1, -1);
+    }
+    
+    indices[fIdx] = index;
+    lowlinks[fIdx] = index;
+    index++;
+    
+    stack.push_back(F);
+    onStack.insert(F);
+    
+    auto node = getNode(F);
+    if (node) {
+        for (Function* callee : node->callees) {
+            int calleeIdx = functionIndex[callee];
+            
+            // 确保向量足够大
+            if (calleeIdx >= static_cast<int>(indices.size())) {
+                indices.resize(calleeIdx + 1, -1);
+                lowlinks.resize(calleeIdx + 1, -1);
+            }
+            
+            if (indices[calleeIdx] == -1) {
+                // 递归访问
+                tarjanDFS(callee, index, indices, lowlinks, stack, onStack);
+                lowlinks[fIdx] = std::min(lowlinks[fIdx], lowlinks[calleeIdx]);
+            } else if (onStack.find(callee) != onStack.end()) {
+                // 后向边
+                lowlinks[fIdx] = std::min(lowlinks[fIdx], indices[calleeIdx]);
+            }
+        }
+    }
+    
+    // 如果F是SCC的根
+    if (lowlinks[fIdx] == indices[fIdx]) {
+        std::vector<Function*> scc;
+        Function* w;
+        do {
+            w = stack.back();
+            stack.pop_back();
+            onStack.erase(w);
+            scc.push_back(w);
+        } while (w != F);
+        
+        sccs.push_back(std::move(scc));
+    }
+}
+
+void CallGraphAnalysisResult::analyzeRecursion() {
+    // 基于SCC分析递归
+    for (const auto& scc : sccs) {
+        if (scc.size() > 1) {
+            // 多函数的SCC，标记为相互递归
+            for (Function* F : scc) {
+                auto* node = getMutableNode(F);
+                if (node) {
+                    node->isRecursive = true;
+                    node->recursiveDepth = -1; // 相互递归，深度未定义
+                }
+            }
+        } else if (scc.size() == 1) {
+            // 单函数SCC，检查是否自递归
+            Function* F = scc[0];
+            auto* node = getMutableNode(F);
+            if (node && node->callees.count(F) > 0) {
+                node->isSelfRecursive = true;
+                node->isRecursive = true;
+                node->recursiveDepth = -1; // 简化：不计算递归深度
+            }
+        }
+    }
+}
+
+// ========== CallGraphAnalysisPass 实现 ==========
+
+bool CallGraphAnalysisPass::runOnModule(Module* M, AnalysisManager& AM) {
+    if (DEBUG) {
+        std::cout << "Running Call Graph Analysis on module\n";
+    }
+    
+    // 创建分析结果
+    CurrentResult = std::make_unique<CallGraphAnalysisResult>(M);
+    
+    // 执行主要分析步骤
+    buildCallGraph(M);
+    CurrentResult->computeTopologicalOrder();
+    CurrentResult->computeStronglyConnectedComponents();
+    CurrentResult->analyzeRecursion();
+    
+    if (DEBUG) {
+        CurrentResult->print();
+    }
+    
+    return false; // 分析遍不修改IR
+}
+
+void CallGraphAnalysisPass::buildCallGraph(Module* M) {
+    // 1. 为所有函数创建节点（包括声明但未定义的函数）
+    for (auto& pair : M->getFunctions()) {
+        Function* F = pair.second.get();
+        if (!isLibraryFunction(F) && !isIntrinsicFunction(F)) {
+            CurrentResult->addNode(F);
+        }
+    }
+    
+    // 2. 扫描所有函数的调用关系
+    for (auto& pair : M->getFunctions()) {
+        Function* F = pair.second.get();
+        if (!isLibraryFunction(F) && !isIntrinsicFunction(F)) {
+            scanFunctionCalls(F);
+        }
+    }
+}
+
+void CallGraphAnalysisPass::scanFunctionCalls(Function* F) {
+    // 遍历函数中的所有基本块和指令
+    for (auto& BB : F->getBasicBlocks_NoRange()) {
+        for (auto& I : BB->getInstructions()) {
+            if (CallInst* call = dynamic_cast<CallInst*>(I.get())) {
+                processCallInstruction(call, F);
+            }
+        }
+    }
+}
+
+void CallGraphAnalysisPass::processCallInstruction(CallInst* call, Function* caller) {
+    Function* callee = call->getCallee();
+    
+    if (!callee) {
+        // 间接调用，无法静态确定目标函数
+        return;
+    }
+    
+    if (isLibraryFunction(callee) || isIntrinsicFunction(callee)) {
+        // 跳过标准库函数和内置函数
+        return;
+    }
+    
+    // 添加调用边
+    CurrentResult->addCallEdge(caller, callee);
+    
+    // 更新调用点统计
+    auto* node = CurrentResult->getMutableNode(caller);
+    if (node) {
+        node->callSiteCount++;
+    }
+}
+
+bool CallGraphAnalysisPass::isLibraryFunction(Function* F) const {
+    std::string name = F->getName();
+    
+    // SysY标准库函数
+    return name == "getint" || name == "getch" || name == "getfloat" ||
+           name == "getarray" || name == "getfarray" ||
+           name == "putint" || name == "putch" || name == "putfloat" ||
+           name == "putarray" || name == "putfarray" ||
+           name == "_sysy_starttime" || name == "_sysy_stoptime";
+}
+
+bool CallGraphAnalysisPass::isIntrinsicFunction(Function* F) const {
+    std::string name = F->getName();
+    
+    // 编译器内置函数（后续可以增加某些内置函数）
+    return name.substr(0, 5) == "llvm." || name.substr(0, 5) == "sysy.";
+}
+
+void CallGraphAnalysisPass::printStatistics() const {
+    if (CurrentResult) {
+        CurrentResult->print();
+    }
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Analysis/Dom.cpp

@@ -1,19 +1,30 @@
 #include "Dom.h"
-#include <limits> // for std::numeric_limits
+#include <algorithm> // for std::set_intersection, std::reverse
+#include <iostream>  // for debug output
+#include <limits>    // for std::numeric_limits
 #include <queue>
+#include <functional> // for std::function
+#include <map>
+#include <vector>
+#include <set>
 
 namespace sysy {
 
-// 初始化 支配树静态 ID
+// ==============================================================
+// DominatorTreeAnalysisPass 的静态ID
+// ==============================================================
 void *DominatorTreeAnalysisPass::ID = (void *)&DominatorTreeAnalysisPass::ID;
+
 // ==============================================================
 // DominatorTree 结果类的实现
 // ==============================================================
 
+// 构造函数：初始化关联函数，但不进行计算
 DominatorTree::DominatorTree(Function *F) : AssociatedFunction(F) {
-  // 构造时可以不计算，在分析遍运行里计算并填充
+  // 构造时不需要计算，在分析遍运行里计算并填充
 }
 
+// Getter 方法 (保持不变)
 const std::set<BasicBlock *> *DominatorTree::getDominators(BasicBlock *BB) const {
   auto it = Dominators.find(BB);
   if (it != Dominators.end()) {
@@ -38,164 +49,437 @@ const std::set<BasicBlock *> *DominatorTree::getDominanceFrontier(BasicBlock *BB
   return nullptr;
 }
 
-const std::set<BasicBlock*>* DominatorTree::getDominatorTreeChildren(BasicBlock* BB) const {
-    auto it = DominatorTreeChildren.find(BB);
-    if (it != DominatorTreeChildren.end()) {
-        return &(it->second);
-    }
-    return nullptr;
+const std::set<BasicBlock *> *DominatorTree::getDominatorTreeChildren(BasicBlock *BB) const {
+  auto it = DominatorTreeChildren.find(BB);
+  if (it != DominatorTreeChildren.end()) {
+    return &(it->second);
+  }
+  return nullptr;
 }
 
-void DominatorTree::computeDominators(Function *F) {
-  // 经典的迭代算法计算支配者集合
-  // TODO: 可以替换为更高效的算法，如 Lengauer-Tarjan 算法
-  BasicBlock *entryBlock = F->getEntryBlock();
+// 辅助函数：打印 BasicBlock 集合 (保持不变)
+void printBBSet(const std::string &prefix, const std::set<BasicBlock *> &s) {
+  if (!DEBUG)
+    return;
+  std::cout << prefix << "{";
+  bool first = true;
+  for (const auto &bb : s) {
+    if (!first)
+      std::cout << ", ";
+    std::cout << bb->getName();
+    first = false;
+  }
+  std::cout << "}" << std::endl;
+}
 
-  for (const auto &bb_ptr : F->getBasicBlocks()) {
-    BasicBlock *bb = bb_ptr.get();
+// 辅助函数：计算逆后序遍历 (RPO) - 保持不变
+std::vector<BasicBlock*> DominatorTree::computeReversePostOrder(Function* F) {
+    std::vector<BasicBlock*> postOrder;
+    std::set<BasicBlock*> visited;
+    
+    std::function<void(BasicBlock*)> dfs_rpo =
+        [&](BasicBlock* bb) {
+        visited.insert(bb);
+        for (BasicBlock* succ : bb->getSuccessors()) {
+            if (visited.find(succ) == visited.end()) {
+                dfs_rpo(succ);
+            }
+        }
+        postOrder.push_back(bb);
+    };
+
+    dfs_rpo(F->getEntryBlock());
+    std::reverse(postOrder.begin(), postOrder.end());
+    
+    if (DEBUG) {
+        std::cout << "--- Computed RPO: ";
+        for (BasicBlock* bb : postOrder) {
+            std::cout << bb->getName() << " ";
+        }
+        std::cout << "---" << std::endl;
+    }
+    return postOrder;
+}
+
+// computeDominators 方法 (保持不变，因为它它是独立于IDom算法的)
+void DominatorTree::computeDominators(Function *F) {
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "--- Computing Dominators ---" << std::endl;
+
+  BasicBlock *entryBlock = F->getEntryBlock();
+  std::vector<BasicBlock*> bbs_rpo = computeReversePostOrder(F);
+
+  for (BasicBlock *bb : bbs_rpo) {
     if (bb == entryBlock) {
+      Dominators[bb].clear();
       Dominators[bb].insert(bb);
+      if (DEBUG) std::cout << "Init Dominators[" << bb->getName() << "]: {" << bb->getName() << "}" << std::endl;
     } else {
-      for (const auto &all_bb_ptr : F->getBasicBlocks()) {
-        Dominators[bb].insert(all_bb_ptr.get());
+      Dominators[bb].clear();
+      for (BasicBlock *all_bb : bbs_rpo) {
+        Dominators[bb].insert(all_bb);
+      }
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "Init Dominators[" << bb->getName() << "]: ";
+        printBBSet("", Dominators[bb]);
       }
     }
   }
 
   bool changed = true;
+  int iteration = 0;
   while (changed) {
     changed = false;
-    for (const auto &bb_ptr : F->getBasicBlocks()) {
-      BasicBlock *bb = bb_ptr.get();
-      if (bb == entryBlock)
-        continue;
+    iteration++;
+    if (DEBUG) std::cout << "Iteration " << iteration << std::endl;
+
+    for (BasicBlock *bb : bbs_rpo) {
+      if (bb == entryBlock) continue;
 
       std::set<BasicBlock *> newDom;
-      bool firstPred = true;
+      bool firstPredProcessed = false;
+
       for (BasicBlock *pred : bb->getPredecessors()) {
-        if (Dominators.count(pred)) {
-          if (firstPred) {
-            newDom = Dominators[pred];
-            firstPred = false;
-          } else {
-            std::set<BasicBlock *> intersection;
-            std::set_intersection(newDom.begin(), newDom.end(), Dominators[pred].begin(), Dominators[pred].end(),
-                                  std::inserter(intersection, intersection.begin()));
-            newDom = intersection;
-          }
+        if(DEBUG){
+          std::cout << "  Processing predecessor: " << pred->getName() << std::endl;
         }
+          if (!firstPredProcessed) {
+              newDom = Dominators[pred];
+              firstPredProcessed = true;
+          } else {
+              std::set<BasicBlock *> intersection;
+              std::set_intersection(newDom.begin(), newDom.end(), Dominators[pred].begin(), Dominators[pred].end(),
+                                     std::inserter(intersection, intersection.begin()));
+              newDom = intersection;
+          }
       }
       newDom.insert(bb);
 
       if (newDom != Dominators[bb]) {
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "  Dominators[" << bb->getName() << "] changed from ";
+          printBBSet("", Dominators[bb]);
+          std::cout << "  to ";
+          printBBSet("", newDom);
+        }
         Dominators[bb] = newDom;
         changed = true;
       }
     }
   }
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "--- Dominators Computation Finished ---" << std::endl;
 }
 
-void DominatorTree::computeIDoms(Function *F) {
-  // 采用与之前类似的简化实现。TODO:Lengauer-Tarjan等算法。
-  BasicBlock *entryBlock = F->getEntryBlock();
-  IDoms[entryBlock] = nullptr;
+// ==============================================================
+// Lengauer-Tarjan 算法辅助数据结构和函数 (私有成员)
+// ==============================================================
 
-  for (const auto &bb_ptr : F->getBasicBlocks()) {
-    BasicBlock *bb = bb_ptr.get();
-    if (bb == entryBlock)
-      continue;
-
-    BasicBlock *currentIDom = nullptr;
-    const std::set<BasicBlock *> *domsOfBB = getDominators(bb);
-    if (!domsOfBB)
-      continue;
-
-    for (BasicBlock *D : *domsOfBB) {
-      if (D == bb)
-        continue;
-
-      bool isCandidateIDom = true;
-      for (BasicBlock *candidate : *domsOfBB) {
-        if (candidate == bb || candidate == D)
-          continue;
-        const std::set<BasicBlock *> *domsOfCandidate = getDominators(candidate);
-        if (domsOfCandidate && domsOfCandidate->count(D) == 0 && domsOfBB->count(candidate)) {
-          isCandidateIDom = false;
-          break;
-        }
-      }
-      if (isCandidateIDom) {
-        currentIDom = D;
-        break;
-      }
+// DFS 遍历，填充 dfnum_map, vertex_vec, parent_map
+// 对应用户代码的 dfs 函数
+void DominatorTree::dfs_lt_helper(BasicBlock* u) {
+    dfnum_map[u] = df_counter;
+    if (df_counter >= vertex_vec.size()) { // 动态调整大小
+        vertex_vec.resize(df_counter + 1);
+    }
+    vertex_vec[df_counter] = u;
+    if (DEBUG) std::cout << "  DFS: Visiting " << u->getName() << ", dfnum = " << df_counter << std::endl;
+    df_counter++;
+
+    for (BasicBlock* v : u->getSuccessors()) {
+        if (dfnum_map.find(v) == dfnum_map.end()) { // 如果 v 未访问过
+            parent_map[v] = u;
+            if (DEBUG) std::cout << "    DFS: Setting parent[" << v->getName() << "] = " << u->getName() << std::endl;
+            dfs_lt_helper(v);
+        }
     }
-    IDoms[bb] = currentIDom;
-  }
 }
 
+// 并查集：找到集合的代表，并进行路径压缩
+// 同时更新 label，确保 label[i] 总是指向其祖先链中 sdom_map 最小的节点
+// 对应用户代码的 find 函数，也包含了 eval 的逻辑
+BasicBlock* DominatorTree::evalAndCompress_lt_helper(BasicBlock* i) {
+    if (DEBUG) std::cout << "    Eval: Processing " << i->getName() << std::endl;
+    // 如果 i 是根 (ancestor_map[i] == nullptr)
+    if (ancestor_map.find(i) == ancestor_map.end() || ancestor_map[i] == nullptr) {
+        if (DEBUG) std::cout << "      Eval: " << i->getName() << " is root, returning itself." << std::endl;
+        return i; // 根节点自身就是路径上sdom最小的，因为它没有祖先
+    }
+    
+    // 如果 i 的祖先不是根，则递归查找并进行路径压缩
+    BasicBlock* root_ancestor = evalAndCompress_lt_helper(ancestor_map[i]);
+    
+    // 路径压缩时，根据 sdom_map 比较并更新 label_map
+    // 确保 label_map[i] 存储的是 i 到 root_ancestor 路径上 sdom_map 最小的节点
+    // 注意：这里的 ancestor_map[i] 已经被递归调用压缩过一次了，所以是root_ancestor的旧路径
+    // 应该比较的是 label_map[ancestor_map[i]] 和 label_map[i]
+    if (sdom_map.count(label_map[ancestor_map[i]]) && // 确保 label_map[ancestor_map[i]] 存在 sdom
+        sdom_map.count(label_map[i]) &&                // 确保 label_map[i] 存在 sdom
+        dfnum_map[sdom_map[label_map[ancestor_map[i]]]] < dfnum_map[sdom_map[label_map[i]]]) {
+        if (DEBUG) std::cout << "      Eval: Updating label for " << i->getName() << " from " 
+                              << label_map[i]->getName() << " to " << label_map[ancestor_map[i]]->getName() << std::endl;
+        label_map[i] = label_map[ancestor_map[i]];
+    }
+    
+    ancestor_map[i] = root_ancestor; // 执行路径压缩：将 i 直接指向其所属集合的根
+    if (DEBUG) std::cout << "      Eval: Path compression for " << i->getName() << ", new ancestor = " 
+                          << (root_ancestor ? root_ancestor->getName() : "nullptr") << std::endl;
+    
+    return label_map[i]; // <-- **将这里改为返回 label_map[i]**
+}
+
+// Link 函数：将 v 加入 u 的 DFS 树子树中 (实际上是并查集操作)
+// 对应用户代码的 fa[u] = fth[u];
+void DominatorTree::link_lt_helper(BasicBlock* u_parent, BasicBlock* v_child) {
+    ancestor_map[v_child] = u_parent; // 设置并查集父节点
+    label_map[v_child] = v_child;     // 初始化 label 为自身
+    if (DEBUG) std::cout << "  Link: " << v_child->getName() << " linked to " << u_parent->getName() << std::endl;
+}
+
+// ==============================================================
+// Lengauer-Tarjan 算法实现 computeIDoms
+// ==============================================================
+void DominatorTree::computeIDoms(Function *F) {
+    if (DEBUG) std::cout << "--- Computing Immediate Dominators (IDoms) using Lengauer-Tarjan ---" << std::endl;
+
+    BasicBlock *entryBlock = F->getEntryBlock();
+
+    // 1. 初始化所有 LT 相关的数据结构
+    dfnum_map.clear();
+    vertex_vec.clear();
+    parent_map.clear();
+    sdom_map.clear();
+    idom_map.clear();
+    bucket_map.clear();
+    ancestor_map.clear();
+    label_map.clear();
+    df_counter = 0; // DFS 计数器从 0 开始
+
+    // 预分配 vertex_vec 的大小，避免频繁resize
+    vertex_vec.resize(F->getBasicBlocks().size() + 1); 
+    // 在 DFS 遍历之前，先为所有基本块初始化 sdom 和 label
+    // 这是 Lengauer-Tarjan 算法的要求，确保所有节点在 Phase 2 开始前都在 map 中
+    for (auto &bb_ptr : F->getBasicBlocks()) {
+        BasicBlock* bb = bb_ptr.get();
+        sdom_map[bb] = bb; // sdom(bb) 初始化为 bb 自身
+        label_map[bb] = bb; // label(bb) 初始化为 bb 自身 (用于 Union-Find 的路径压缩)
+    }
+    // 确保入口块也被正确初始化（如果它不在 F->getBasicBlocks() 的正常迭代中）
+    sdom_map[entryBlock] = entryBlock;
+    label_map[entryBlock] = entryBlock;
+    // Phase 1: DFS 遍历并预处理
+    // 对应用户代码的 dfs(st)
+    dfs_lt_helper(entryBlock);
+    idom_map[entryBlock] = nullptr; // 入口块没有即时支配者
+    if (DEBUG) std::cout << "  IDom[" << entryBlock->getName() << "] = nullptr" << std::endl;
+
+    if (DEBUG) std::cout << "  Sdom[" << entryBlock->getName() << "] = " << entryBlock->getName() << std::endl;
+    
+    // 初始化并查集的祖先和 label
+    for (auto const& [bb_key, dfn_val] : dfnum_map) {
+        ancestor_map[bb_key] = nullptr; // 初始为独立集合的根
+        label_map[bb_key] = bb_key;   // 初始 label 为自身
+    }
+
+    if (DEBUG) {
+        std::cout << "  --- DFS Phase Complete ---" << std::endl;
+        std::cout << "  dfnum_map:" << std::endl;
+        for (auto const& [bb, dfn] : dfnum_map) {
+            std::cout << "    " << bb->getName() << " -> " << dfn << std::endl;
+        }
+        std::cout << "  vertex_vec (by dfnum):" << std::endl;
+        for (size_t k = 0; k < df_counter; ++k) {
+            if (vertex_vec[k]) std::cout << "    [" << k << "] -> " << vertex_vec[k]->getName() << std::endl;
+        }
+        std::cout << "  parent_map:" << std::endl;
+        for (auto const& [child, parent] : parent_map) {
+            std::cout << "    " << child->getName() << " -> " << (parent ? parent->getName() : "nullptr") << std::endl;
+        }
+        std::cout << "  ------------------------" << std::endl;
+    }
+
+
+    // Phase 2: 计算半支配者 (sdom)
+    // 对应用户代码的 for (int i = dfc; i >= 2; --i) 循环的上半部分
+    // 按照 DFS 编号递减的顺序遍历所有节点 (除了 entryBlock，它的 DFS 编号是 0)
+    if (DEBUG) std::cout << "--- Phase 2: Computing Semi-Dominators (sdom) ---" << std::endl;
+    for (int i = df_counter - 1; i >= 1; --i) { // 从 DFS 编号最大的节点开始，到 1
+        BasicBlock* w = vertex_vec[i]; // 当前处理的节点
+        if (DEBUG) std::cout << "  Processing node w: " << w->getName() << " (dfnum=" << i << ")" << std::endl;
+
+
+        // 对于 w 的每个前驱 v
+        for (BasicBlock* v : w->getPredecessors()) {
+            if (DEBUG) std::cout << "    Considering predecessor v: " << v->getName() << std::endl;
+            // 如果前驱 v 未被 DFS 访问过 (即不在 dfnum_map 中)，则跳过
+            if (dfnum_map.find(v) == dfnum_map.end()) {
+                if (DEBUG) std::cout << "      Predecessor " << v->getName() << " not in DFS tree, skipping." << std::endl;
+                continue; 
+            }
+
+            // 调用 evalAndCompress 来找到 v 在其 DFS 树祖先链上具有最小 sdom 的节点
+            BasicBlock* u_with_min_sdom_on_path = evalAndCompress_lt_helper(v);
+            if (DEBUG) std::cout << "      Eval(" << v->getName() << ") returned " 
+                                  << u_with_min_sdom_on_path->getName() << std::endl;
+            if (DEBUG && sdom_map.count(u_with_min_sdom_on_path) && sdom_map.count(w)) {
+                std::cout << "      Comparing sdom: dfnum[" << sdom_map[u_with_min_sdom_on_path]->getName() << "] (" << dfnum_map[sdom_map[u_with_min_sdom_on_path]] 
+                          << ") vs dfnum[" << sdom_map[w]->getName() << "] (" << dfnum_map[sdom_map[w]] << ")" << std::endl;
+            }
+            // 比较 sdom(u) 和 sdom(w)
+            if (sdom_map.count(u_with_min_sdom_on_path) && sdom_map.count(w) &&
+                dfnum_map[sdom_map[u_with_min_sdom_on_path]] < dfnum_map[sdom_map[w]]) {
+                if (DEBUG) std::cout << "      Updating sdom[" << w->getName() << "] from " 
+                                      << sdom_map[w]->getName() << " to " 
+                                      << sdom_map[u_with_min_sdom_on_path]->getName() << std::endl;
+                sdom_map[w] = sdom_map[u_with_min_sdom_on_path]; // 更新 sdom(w)
+                if (DEBUG) std::cout << "      Sdom update applied. New sdom[" << w->getName() << "] = " << sdom_map[w]->getName() << std::endl;
+            }
+        }
+        
+        // 将 w 加入 sdom(w) 对应的桶中
+        bucket_map[sdom_map[w]].push_back(w);
+        if (DEBUG) std::cout << "    Adding " << w->getName() << " to bucket of sdom(" << w->getName() << "): " 
+                              << sdom_map[w]->getName() << std::endl;
+
+        // 将 w 的父节点加入并查集 (link 操作)
+        if (parent_map.count(w) && parent_map[w] != nullptr) {
+            link_lt_helper(parent_map[w], w);
+        }
+        
+        // Phase 3-part 1: 处理 parent[w] 的桶中所有节点，确定部分 idom
+        if (parent_map.count(w) && parent_map[w] != nullptr) {
+            BasicBlock* p = parent_map[w]; // p 是 w 的父节点
+            if (DEBUG) std::cout << "    Processing bucket for parent " << p->getName() << std::endl;
+
+            // 注意：这里需要复制桶的内容，因为原始桶在循环中会被clear
+            std::vector<BasicBlock*> nodes_in_p_bucket_copy = bucket_map[p];
+            for (BasicBlock* y : nodes_in_p_bucket_copy) {
+                if (DEBUG) std::cout << "      Processing node y from bucket: " << y->getName() << std::endl;
+                // 找到 y 在其 DFS 树祖先链上具有最小 sdom 的节点
+                BasicBlock* u = evalAndCompress_lt_helper(y);
+                if (DEBUG) std::cout << "        Eval(" << y->getName() << ") returned " << u->getName() << std::endl;
+                
+                // 确定 idom(y)
+                // if sdom(eval(y)) == sdom(parent(w)), then idom(y) = parent(w)
+                // else idom(y) = eval(y)
+                if (sdom_map.count(u) && sdom_map.count(p) &&
+                    dfnum_map[sdom_map[u]] < dfnum_map[sdom_map[p]]) {
+                    idom_map[y] = u; // 确定的 idom
+                    if (DEBUG) std::cout << "        IDom[" << y->getName() << "] set to " << u->getName() << std::endl;
+                } else {
+                    idom_map[y] = p; // p 是 y 的 idom
+                    if (DEBUG) std::cout << "        IDom[" << y->getName() << "] set to " << p->getName() << std::endl;
+                }
+            }
+            bucket_map[p].clear(); // 清空桶，防止重复处理
+            if (DEBUG) std::cout << "    Cleared bucket for parent " << p->getName() << std::endl;
+        }
+    }
+
+    // Phase 3-part 2: 最终确定 idom (处理那些 idom != sdom 的节点)
+    if (DEBUG) std::cout << "--- Phase 3: Finalizing Immediate Dominators (idom) ---" << std::endl;
+    for (int i = 1; i < df_counter; ++i) { // 从 DFS 编号最小的节点 (除了 entryBlock) 开始
+        BasicBlock* w = vertex_vec[i];
+        if (DEBUG) std::cout << "  Finalizing node w: " << w->getName() << std::endl;
+        if (idom_map.count(w) && sdom_map.count(w) && idom_map[w] != sdom_map[w]) {
+            // idom[w] 的 idom 是其真正的 idom
+            if (DEBUG) std::cout << "    idom[" << w->getName() << "] (" << idom_map[w]->getName() 
+                                  << ") != sdom[" << w->getName() << "] (" << sdom_map[w]->getName() << ")" << std::endl;
+            if (idom_map.count(idom_map[w])) {
+                idom_map[w] = idom_map[idom_map[w]];
+                if (DEBUG) std::cout << "    Updating idom[" << w->getName() << "] to idom(idom(w)): " 
+                                      << idom_map[w]->getName() << std::endl;
+            } else {
+                 if (DEBUG) std::cout << "    Warning: idom(idom(" << w->getName() << ")) not found, leaving idom[" << w->getName() << "] as is." << std::endl;
+            }
+        }
+        if (DEBUG) {
+            std::cout << "  Final IDom[" << w->getName() << "] = " << (idom_map[w] ? idom_map[w]->getName() : "nullptr") << std::endl;
+        }
+    }
+
+    // 将计算结果从 idom_map 存储到 DominatorTree 的成员变量 IDoms 中
+    IDoms = idom_map; 
+
+    if (DEBUG) std::cout << "--- Immediate Dominators Computation Finished ---" << std::endl;
+}
+
+// ==============================================================
+// computeDominanceFrontiers 和 computeDominatorTreeChildren (保持不变)
+// ==============================================================
+
 void DominatorTree::computeDominanceFrontiers(Function *F) {
-  // 经典的支配边界计算算法
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "--- Computing Dominance Frontiers ---" << std::endl;
+
   for (const auto &bb_ptr_X : F->getBasicBlocks()) {
     BasicBlock *X = bb_ptr_X.get();
     DominanceFrontiers[X].clear();
 
-    for (BasicBlock *Y : X->getSuccessors()) {
-      const std::set<BasicBlock *> *domsOfY = getDominators(Y);
-      if (domsOfY && domsOfY->find(X) == domsOfY->end()) {
-        DominanceFrontiers[X].insert(Y);
-      }
-    }
-
-    const std::set<BasicBlock *> *domsOfX = getDominators(X);
-    if (!domsOfX)
-      continue;
     for (const auto &bb_ptr_Z : F->getBasicBlocks()) {
       BasicBlock *Z = bb_ptr_Z.get();
-      if (Z == X)
-        continue;
       const std::set<BasicBlock *> *domsOfZ = getDominators(Z);
-      if (domsOfZ && domsOfZ->count(X) && Z != X) {
 
-        for (BasicBlock *Y : Z->getSuccessors()) {
-          const std::set<BasicBlock *> *domsOfY = getDominators(Y);
-          if (domsOfY && domsOfY->find(X) == domsOfY->end()) {
-            DominanceFrontiers[X].insert(Y);
-          }
+      if (!domsOfZ || domsOfZ->find(X) == domsOfZ->end()) { // Z 不被 X 支配
+        continue;
+      }
+
+      for (BasicBlock *Y : Z->getSuccessors()) {
+        const std::set<BasicBlock *> *domsOfY = getDominators(Y);
+        // 如果 Y == X，或者 Y 不被 X 严格支配 (即 Y 不被 X 支配)
+        if (Y == X || (domsOfY && domsOfY->find(X) == domsOfY->end())) {
+          DominanceFrontiers[X].insert(Y);
         }
       }
     }
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  DF(" << X->getName() << "): ";
+      printBBSet("", DominanceFrontiers[X]);
+    }
   }
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "--- Dominance Frontiers Computation Finished ---" << std::endl;
 }
 
 void DominatorTree::computeDominatorTreeChildren(Function *F) {
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "--- Computing Dominator Tree Children ---" << std::endl;
+  // 首先清空，确保重新计算时是空的
+  for (auto &bb_ptr : F->getBasicBlocks()) {
+    DominatorTreeChildren[bb_ptr.get()].clear();
+  }
+
   for (auto &bb_ptr : F->getBasicBlocks()) {
     BasicBlock *B = bb_ptr.get();
-    auto it = getImmediateDominator(B);
-    if (it != nullptr) {
-      BasicBlock *A = it;
-      if (A) {
-        DominatorTreeChildren[A].insert(B);
+    BasicBlock *A = getImmediateDominator(B); // A 是 B 的即时支配者
+
+    if (A) { // 如果 B 有即时支配者 A (即 B 不是入口块)
+      DominatorTreeChildren[A].insert(B);
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "  " << B->getName() << " is child of " << A->getName() << std::endl;
       }
     }
   }
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "--- Dominator Tree Children Computation Finished ---" << std::endl;
 }
 
 // ==============================================================
-// DominatorTreeAnalysisPass 的实现
+// DominatorTreeAnalysisPass 的实现 (保持不变)
 // ==============================================================
 
-
-bool DominatorTreeAnalysisPass::runOnFunction(Function* F, AnalysisManager &AM) {
+bool DominatorTreeAnalysisPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
+  // 每次运行时清空旧数据，确保重新计算
   CurrentDominatorTree = std::make_unique<DominatorTree>(F);
+
   CurrentDominatorTree->computeDominators(F);
-  CurrentDominatorTree->computeIDoms(F);
+  CurrentDominatorTree->computeIDoms(F); // 修正后的LT算法
   CurrentDominatorTree->computeDominanceFrontiers(F);
   CurrentDominatorTree->computeDominatorTreeChildren(F);
   return false;
 }
 
 std::unique_ptr<AnalysisResultBase> DominatorTreeAnalysisPass::getResult() {
-  // 返回计算好的 DominatorTree 实例，所有权转移给 AnalysisManager
   return std::move(CurrentDominatorTree);
 }
 

src/midend/Pass/Analysis/Loop.cpp

@@ -0,0 +1,415 @@
+#include "Dom.h" // 确保包含 DominatorTreeAnalysisPass 的定义
+#include "Loop.h" //
+#include "AliasAnalysis.h" // 添加别名分析依赖
+#include "SideEffectAnalysis.h" // 添加副作用分析依赖
+#include <iostream>
+#include <queue> // 用于 BFS 遍历设置循环层级
+
+// 调试模式开关
+#ifndef DEBUG
+#define DEBUG 0
+#endif
+
+namespace sysy {
+
+// 定义 Pass 的唯一 ID
+void *LoopAnalysisPass::ID = (void *)&LoopAnalysisPass::ID;
+
+// 定义 Loop 类的静态变量
+int Loop::NextLoopID = 0;
+// **实现 LoopAnalysisResult::print() 方法**
+
+
+void LoopAnalysisResult::printBBSet(const std::string &prefix, const std::set<BasicBlock *> &s) const{
+  if (!DEBUG) return;
+  std::cout << prefix << "{";
+  bool first = true;
+  for (const auto &bb : s) {
+    if (!first) std::cout << ", ";
+    std::cout << bb->getName();
+    first = false;
+  }
+  std::cout << "}";
+}
+
+// **辅助函数：打印 Loop 指针向量**
+void LoopAnalysisResult::printLoopVector(const std::string &prefix, const std::vector<Loop *> &loops) const {
+  if (!DEBUG) return;
+  std::cout << prefix << "[";
+  bool first = true;
+  for (const auto &loop : loops) {
+    if (!first) std::cout << ", ";
+    std::cout << loop->getName(); // 假设 Loop::getName() 存在
+    first = false;
+  }
+  std::cout << "]";
+}
+
+void LoopAnalysisResult::print() const {
+  if (!DEBUG) return; // 只有在 DEBUG 模式下才打印
+
+  std::cout << "\n--- Loop Analysis Results for Function: " << AssociatedFunction->getName() << " ---" << std::endl;
+
+  if (AllLoops.empty()) {
+    std::cout << "  No loops found." << std::endl;
+    return;
+  }
+
+  std::cout << "Total Loops Found: " << AllLoops.size() << std::endl;
+
+  // 1. 按层级分组循环
+  std::map<int, std::vector<Loop*>> loopsByLevel;
+  int maxLevel = 0;
+  for (const auto& loop_ptr : AllLoops) {
+      if (loop_ptr->getLoopLevel() != -1) { // 确保层级已计算
+          loopsByLevel[loop_ptr->getLoopLevel()].push_back(loop_ptr.get());
+          if (loop_ptr->getLoopLevel() > maxLevel) {
+              maxLevel = loop_ptr->getLoopLevel();
+          }
+      }
+  }
+
+  // 2. 打印循环层次结构
+  std::cout << "\n--- Loop Hierarchy ---" << std::endl;
+  for (int level = 0; level <= maxLevel; ++level) {
+      if (loopsByLevel.count(level)) {
+          std::cout << "Level " << level << " Loops:" << std::endl;
+          for (Loop* loop : loopsByLevel[level]) {
+              std::string indent(level * 2, ' '); // 根据层级缩进
+              std::cout << indent << "- Loop Header: " << loop->getName() << std::endl;
+              std::cout << indent << "  Blocks: ";
+              printBBSet("", loop->getBlocks());
+              std::cout << std::endl;
+
+              std::cout << indent << "  Exit Blocks: ";
+              printBBSet("", loop->getExitBlocks());
+              std::cout << std::endl;
+
+              std::cout << indent << "  Pre-Header: " << (loop->getPreHeader() ? loop->getPreHeader()->getName() : "None") << std::endl;
+              std::cout << indent << "  Parent Loop: " << (loop->getParentLoop() ? loop->getParentLoop()->getName() : "None (Outermost)") << std::endl;
+              std::cout << indent << "  Nested Loops: ";
+              printLoopVector("", loop->getNestedLoops());
+              std::cout << std::endl;
+          }
+      }
+  }
+
+  // 3. 打印最外层/最内层循环摘要
+  std::cout << "\n--- Loop Summary ---" << std::endl;
+  std::cout << "Outermost Loops: ";
+  printLoopVector("", getOutermostLoops());
+  std::cout << std::endl;
+
+  std::cout << "Innermost Loops: ";
+  printLoopVector("", getInnermostLoops());
+  std::cout << std::endl;
+
+  std::cout << "-----------------------------------------------" << std::endl;
+}
+
+bool LoopAnalysisPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
+  if (F->getBasicBlocks().empty()) {
+    CurrentResult = std::make_unique<LoopAnalysisResult>(F);
+    return false; // 空函数，没有循环
+  }
+
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "Running LoopAnalysisPass on function: " << F->getName() << std::endl;
+
+  // 获取支配树分析结果
+  // 这是循环分析的关键依赖
+  DominatorTree *DT = AM.getAnalysisResult<DominatorTree, DominatorTreeAnalysisPass>(F);
+  if (!DT) {
+    // 无法获取支配树，无法进行循环分析
+    std::cerr << "Error: DominatorTreeAnalysisResult not available for function " << F->getName() << std::endl;
+    CurrentResult = std::make_unique<LoopAnalysisResult>(F);
+    return false;
+  }
+
+  // 获取别名分析结果 - 用于循环内存访问分析
+  AliasAnalysisResult *aliasAnalysis = AM.getAnalysisResult<AliasAnalysisResult, SysYAliasAnalysisPass>(F);
+  if (DEBUG && aliasAnalysis) {
+    std::cout << "Loop Analysis: Using alias analysis results for enhanced memory pattern detection" << std::endl;
+  }
+
+  // 获取副作用分析结果 - 用于循环纯度分析
+  SideEffectAnalysisResult *sideEffectAnalysis = AM.getAnalysisResult<SideEffectAnalysisResult, SysYSideEffectAnalysisPass>();
+  if (DEBUG && sideEffectAnalysis) {
+    std::cout << "Loop Analysis: Using side effect analysis results for loop purity detection" << std::endl;
+  }
+
+  CurrentResult = std::make_unique<LoopAnalysisResult>(F);
+  bool changed = false; // 循环分析本身不修改IR，所以通常返回false
+
+  // 步骤 1: 识别回边和对应的自然循环
+  // 回边 (N -> D) 定义：D 支配 N
+  std::vector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>> backEdges;
+  for (auto &BB : F->getBasicBlocks()) {
+    auto Block = BB.get();
+    for (BasicBlock *Succ : Block->getSuccessors()) {
+      if (DT->getDominators(Block) && DT->getDominators(Block)->count(Succ)) {
+        // Succ 支配 Block，所以 (Block -> Succ) 是一条回边
+        backEdges.push_back({Block, Succ});
+        if (DEBUG)
+          std::cout << "Found back edge: " << Block->getName() << " -> " << Succ->getName() << std::endl;
+      }
+    }
+  }
+  
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "Total back edges found: " << backEdges.size() << std::endl;
+
+  // 步骤 2: 为每条回边构建自然循环
+  std::map<BasicBlock*, std::unique_ptr<Loop>> loopMap; // 按循环头分组
+  
+  for (auto &edge : backEdges) {
+    BasicBlock *N = edge.first;  // 回边的尾部
+    BasicBlock *D = edge.second; // 回边的头部 (循环头)
+
+    // 检查是否已经为此循环头创建了循环
+    if (loopMap.find(D) == loopMap.end()) {
+      // 创建新的 Loop 对象
+      loopMap[D] = std::make_unique<Loop>(D);
+    }
+    
+    Loop* currentLoop = loopMap[D].get();
+
+    // 收集此回边对应的循环体块：从 N 逆向遍历到 D
+    std::set<BasicBlock *> loopBlocks; // 临时存储循环块
+    std::queue<BasicBlock *> q;
+
+    // 循环头总是循环体的一部分
+    loopBlocks.insert(D);
+    
+    // 如果回边的尾部不是循环头本身，则将其加入队列进行遍历
+    if (N != D) {
+      q.push(N);
+      loopBlocks.insert(N);
+    }
+
+    while (!q.empty()) {
+      BasicBlock *current = q.front();
+      q.pop();
+
+      for (BasicBlock *pred : current->getPredecessors()) {
+        // 如果前驱还没有被访问过，则将其加入循环体并继续遍历
+        if (loopBlocks.find(pred) == loopBlocks.end()) {
+          loopBlocks.insert(pred);
+          q.push(pred);
+        }
+      }
+    }
+
+    // 将收集到的块添加到 Loop 对象中（合并所有回边的结果）
+    for (BasicBlock *loopBB : loopBlocks) {
+      currentLoop->addBlock(loopBB);
+    }
+  }
+
+  // 处理每个合并后的循环
+  for (auto &[header, currentLoop] : loopMap) {
+    const auto &loopBlocks = currentLoop->getBlocks();
+
+    // 步骤 3: 识别循环出口块 (Exit Blocks)
+    for (BasicBlock *loopBB : loopBlocks) {
+      for (BasicBlock *succ : loopBB->getSuccessors()) {
+        if (loopBlocks.find(succ) == loopBlocks.end()) {
+          // 如果后继不在循环体内，则 loopBB 是一个出口块
+          currentLoop->addExitBlock(loopBB);
+        }
+      }
+    }
+
+    // 步骤 4: 识别循环前置块 (Pre-Header)
+    BasicBlock *candidatePreHeader = nullptr;
+    int externalPredecessorCount = 0;
+    for (BasicBlock *predOfHeader : header->getPredecessors()) {
+      // 使用 currentLoop->contains() 来检查前驱是否在循环体内
+      if (!currentLoop->contains(predOfHeader)) {
+        // 如果前驱不在循环体内，则是一个外部前驱
+        externalPredecessorCount++;
+        candidatePreHeader = predOfHeader;
+      }
+    }
+
+    if (externalPredecessorCount == 1) {
+      currentLoop->setPreHeader(candidatePreHeader);
+    }
+    CurrentResult->addLoop(std::move(currentLoop));
+  }
+
+  // 步骤 5: 处理嵌套循环 (确定父子关系和层级)
+  const auto &allLoops = CurrentResult->getAllLoops();
+
+  // 1. 首先，清除所有循环已设置的父子关系和嵌套子循环列表，确保重新计算
+  for (const auto &loop_ptr : allLoops) {
+      loop_ptr->setParentLoop(nullptr); // 清除父指针
+      loop_ptr->clearNestedLoops();     // 清除子循环列表
+      loop_ptr->setLoopLevel(-1);       // 重置循环层级
+  }
+
+  // 2. 遍历所有循环，为每个循环找到其直接父循环并建立关系
+  for (const auto &innerLoop_ptr : allLoops) {
+    Loop *innerLoop = innerLoop_ptr.get();
+    Loop *immediateParent = nullptr; // 用于存储当前 innerLoop 的最近父循环
+
+    for (const auto &outerLoop_ptr : allLoops) {
+      Loop *outerLoop = outerLoop_ptr.get();
+
+      // 一个循环不能是它自己的父循环
+      if (outerLoop == innerLoop) {
+        continue;
+      }
+
+      // 检查 outerLoop 是否包含 innerLoop 的所有条件：
+      // Condition 1: outerLoop 的头支配 innerLoop 的头
+      if (!(DT->getDominators(innerLoop->getHeader()) &&
+            DT->getDominators(innerLoop->getHeader())->count(outerLoop->getHeader()))) {
+        continue; // outerLoop 不支配 innerLoop 的头，因此不是一个外层循环
+      }
+
+      // Condition 2: innerLoop 的所有基本块都在 outerLoop 的基本块集合中
+      bool allInnerBlocksInOuter = true;
+      for (BasicBlock *innerBB : innerLoop->getBlocks()) {
+        if (!outerLoop->contains(innerBB)) { //
+          allInnerBlocksInOuter = false;
+          break;
+        }
+      }
+      if (!allInnerBlocksInOuter) {
+        continue; // outerLoop 不包含 innerLoop 的所有块
+      }
+
+      // 到此为止，outerLoop 已经被确认为 innerLoop 的一个“候选父循环”（即它包含了 innerLoop）
+
+      if (immediateParent == nullptr) {
+        // 这是找到的第一个候选父循环
+        immediateParent = outerLoop;
+      } else {
+        // 已经有了一个 immediateParent，需要判断哪个是更“紧密”的父循环
+        // 更紧密的父循环是那个包含另一个候选父循环的。
+        // 如果当前的 immediateParent 包含了 outerLoop 的头，那么 outerLoop 是更深的循环（更接近 innerLoop）
+        if (immediateParent->contains(outerLoop->getHeader())) { //
+          immediateParent = outerLoop; // outerLoop 是更紧密的父循环
+        }
+        // 否则（outerLoop 包含了 immediateParent 的头），说明 immediateParent 更紧密，保持不变
+        // 或者它们互不包含（不应该发生，因为它们都包含了 innerLoop），也保持 immediateParent
+      }
+    }
+
+    // 设置 innerLoop 的直接父循环，并添加到父循环的嵌套列表中
+    if (immediateParent) {
+      innerLoop->setParentLoop(immediateParent);
+      immediateParent->addNestedLoop(innerLoop); 
+    }
+  }
+
+  // 3. 计算循环层级 (Level)
+  std::queue<Loop *> q_level;
+
+  // 查找所有最外层循环（没有父循环的），设置其层级为0，并加入队列
+  for (const auto &loop_ptr : allLoops) {
+    if (loop_ptr->isOutermost()) {
+      loop_ptr->setLoopLevel(0);
+      q_level.push(loop_ptr.get());
+    }
+  }
+
+  // 使用 BFS 遍历循环树，计算所有嵌套循环的层级
+  while (!q_level.empty()) {
+    Loop *current = q_level.front();
+    q_level.pop();
+
+    for (Loop *nestedLoop : current->getNestedLoops()) {
+      nestedLoop->setLoopLevel(current->getLoopLevel() + 1);
+      q_level.push(nestedLoop);
+    }
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "Loop Analysis completed for function: " << F->getName() << std::endl;
+    std::cout << "Total loops found: " << CurrentResult->getLoopCount() << std::endl;
+    std::cout << "Max loop depth: " << CurrentResult->getMaxLoopDepth() << std::endl;
+    std::cout << "Innermost loops: " << CurrentResult->getInnermostLoops().size() << std::endl;
+    std::cout << "Outermost loops: " << CurrentResult->getOutermostLoops().size() << std::endl;
+    
+    // 打印各深度的循环分布
+    for (int depth = 1; depth <= CurrentResult->getMaxLoopDepth(); ++depth) {
+      int count = CurrentResult->getLoopCountAtDepth(depth);
+      if (count > 0) {
+        std::cout << "Loops at depth " << depth << ": " << count << std::endl;
+      }
+    }
+    
+    // 输出缓存统计
+    auto cacheStats = CurrentResult->getCacheStats();
+    std::cout << "Cache statistics - Total cached queries: " << cacheStats.totalCachedQueries << std::endl;
+  }
+
+  return changed;
+}
+
+// ========== Loop 类的新增方法实现 ==========
+
+bool Loop::mayHaveSideEffects(SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis) const {
+  if (!sideEffectAnalysis) return true; // 保守假设
+  
+  for (BasicBlock* bb : LoopBlocks) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (sideEffectAnalysis->hasSideEffect(inst.get())) {
+        return true;
+      }
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+bool Loop::accessesGlobalMemory(AliasAnalysisResult* aliasAnalysis) const {
+  if (!aliasAnalysis) return true; // 保守假设
+  
+  for (BasicBlock* bb : LoopBlocks) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (auto* loadInst = dynamic_cast<LoadInst*>(inst.get())) {
+        if (!aliasAnalysis->isLocalArray(loadInst->getPointer())) {
+          return true;
+        }
+      } else if (auto* storeInst = dynamic_cast<StoreInst*>(inst.get())) {
+        if (!aliasAnalysis->isLocalArray(storeInst->getPointer())) {
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+bool Loop::hasMemoryAliasConflicts(AliasAnalysisResult* aliasAnalysis) const {
+  if (!aliasAnalysis) return true; // 保守假设
+  
+  std::vector<Value*> memoryAccesses;
+  
+  // 收集所有内存访问
+  for (BasicBlock* bb : LoopBlocks) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (auto* loadInst = dynamic_cast<LoadInst*>(inst.get())) {
+        memoryAccesses.push_back(loadInst->getPointer());
+      } else if (auto* storeInst = dynamic_cast<StoreInst*>(inst.get())) {
+        memoryAccesses.push_back(storeInst->getPointer());
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 检查两两之间是否有别名
+  for (size_t i = 0; i < memoryAccesses.size(); ++i) {
+    for (size_t j = i + 1; j < memoryAccesses.size(); ++j) {
+      auto aliasType = aliasAnalysis->queryAlias(memoryAccesses[i], memoryAccesses[j]);
+      if (aliasType == AliasType::SELF_ALIAS || aliasType == AliasType::POSSIBLE_ALIAS) {
+        return true;
+      }
+    }
+  }
+  
+  return false;
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Analysis/LoopVectorization.cpp

@@ -0,0 +1,803 @@
+#include "LoopVectorization.h"
+#include "Dom.h"
+#include "Loop.h"
+#include "Liveness.h"
+#include "AliasAnalysis.h" 
+#include "SideEffectAnalysis.h"
+#include <iostream>
+#include <algorithm>
+#include <cmath>
+#include <set>
+
+extern int DEBUG;
+
+namespace sysy {
+
+// 定义 Pass 的唯一 ID
+void *LoopVectorizationPass::ID = (void *)&LoopVectorizationPass::ID;
+
+std::vector<int> DependenceVector::getDirectionVector() const {
+  std::vector<int> direction;
+  direction.reserve(distances.size());
+  
+  for (int dist : distances) {
+    if (dist > 0) direction.push_back(1);       // 前向依赖
+    else if (dist < 0) direction.push_back(-1); // 后向依赖  
+    else direction.push_back(0);                // 无依赖
+  }
+  
+  return direction;
+}
+
+bool DependenceVector::isVectorizationSafe() const {
+  if (!isKnown) return false; // 未知依赖，不安全
+  
+  // 对于向量化，我们主要关心最内层循环的依赖
+  if (distances.empty()) return true;
+  
+  int innermostDistance = distances.back(); // 最内层循环的距离
+  
+  // 前向依赖 (距离 > 0) 通常是安全的，可以通过调整向量化顺序处理
+  // 后向依赖 (距离 < 0) 通常不安全，会阻止向量化
+  // 距离 = 0 表示同一迭代内的依赖，通常安全
+  
+  return innermostDistance >= 0;
+}
+
+size_t LoopVectorizationResult::getVectorizableLoopCount() const {
+  size_t count = 0;
+  for (const auto& [loop, analysis] : VectorizationMap) {
+    if (analysis.isVectorizable) count++;
+  }
+  return count;
+}
+
+size_t LoopVectorizationResult::getParallelizableLoopCount() const {
+  size_t count = 0;
+  for (const auto& [loop, analysis] : ParallelizationMap) {
+    if (analysis.isParallelizable) count++;
+  }
+  return count;
+}
+
+std::vector<Loop*> LoopVectorizationResult::getVectorizationCandidates() const {
+  std::vector<Loop*> candidates;
+  for (const auto& [loop, analysis] : VectorizationMap) {
+    if (analysis.isVectorizable) {
+      candidates.push_back(loop);
+    }
+  }
+  
+  // 按建议的向量宽度排序，优先处理收益更大的循环
+  std::sort(candidates.begin(), candidates.end(), 
+    [this](Loop* a, Loop* b) {
+      const auto& analysisA = VectorizationMap.at(a);
+      const auto& analysisB = VectorizationMap.at(b);
+      return analysisA.suggestedVectorWidth > analysisB.suggestedVectorWidth;
+    });
+  
+  return candidates;
+}
+
+std::vector<Loop*> LoopVectorizationResult::getParallelizationCandidates() const {
+  std::vector<Loop*> candidates;
+  for (const auto& [loop, analysis] : ParallelizationMap) {
+    if (analysis.isParallelizable) {
+      candidates.push_back(loop);
+    }
+  }
+  
+  // 按建议的线程数排序
+  std::sort(candidates.begin(), candidates.end(),
+    [this](Loop* a, Loop* b) {
+      const auto& analysisA = ParallelizationMap.at(a);
+      const auto& analysisB = ParallelizationMap.at(b);
+      return analysisA.suggestedThreadCount > analysisB.suggestedThreadCount;
+    });
+  
+  return candidates;
+}
+
+void LoopVectorizationResult::print() const {
+  if (!DEBUG) return;
+
+  std::cout << "\n--- Loop Vectorization/Parallelization Analysis Results for Function: " 
+            << AssociatedFunction->getName() << " ---" << std::endl;
+
+  if (VectorizationMap.empty() && ParallelizationMap.empty()) {
+    std::cout << "  No vectorization/parallelization analysis results." << std::endl;
+    return;
+  }
+
+  // 统计信息
+  std::cout << "\n=== Summary ===" << std::endl;
+  std::cout << "Total Loops Analyzed: " << VectorizationMap.size() << std::endl;
+  std::cout << "Vectorizable Loops: " << getVectorizableLoopCount() << std::endl;
+  std::cout << "Parallelizable Loops: " << getParallelizableLoopCount() << std::endl;
+
+  // 详细分析结果
+  for (const auto& [loop, vecAnalysis] : VectorizationMap) {
+    std::cout << "\n--- Loop: " << loop->getName() << " ---" << std::endl;
+    
+    // 向量化分析 (暂时搁置)
+    std::cout << "  Vectorization: " << (vecAnalysis.isVectorizable ? "YES" : "NO") << std::endl;
+    if (!vecAnalysis.preventingFactors.empty()) {
+      std::cout << "    Preventing Factors: ";
+      for (const auto& factor : vecAnalysis.preventingFactors) {
+        std::cout << factor << " ";
+      }
+      std::cout << std::endl;
+    }
+    
+    // 并行化分析
+    auto parallelIt = ParallelizationMap.find(loop);
+    if (parallelIt != ParallelizationMap.end()) {
+      const auto& parAnalysis = parallelIt->second;
+      std::cout << "  Parallelization: " << (parAnalysis.isParallelizable ? "YES" : "NO") << std::endl;
+      if (parAnalysis.isParallelizable) {
+        std::cout << "    Suggested Thread Count: " << parAnalysis.suggestedThreadCount << std::endl;
+        if (parAnalysis.requiresReduction) {
+          std::cout << "    Requires Reduction: Yes" << std::endl;
+        }
+        if (parAnalysis.requiresBarrier) {
+          std::cout << "    Requires Barrier: Yes" << std::endl;
+        }
+      } else if (!parAnalysis.preventingFactors.empty()) {
+        std::cout << "    Preventing Factors: ";
+        for (const auto& factor : parAnalysis.preventingFactors) {
+          std::cout << factor << " ";
+        }
+        std::cout << std::endl;
+      }
+    }
+    
+    // 依赖关系
+    auto depIt = DependenceMap.find(loop);
+    if (depIt != DependenceMap.end()) {
+      const auto& dependences = depIt->second;
+      std::cout << "  Dependences: " << dependences.size() << " found" << std::endl;
+      for (const auto& dep : dependences) {
+        if (dep.dependenceVector.isKnown) {
+          std::cout << "    " << dep.source->getName() << " -> " << dep.sink->getName();
+          std::cout << " [";
+          for (size_t i = 0; i < dep.dependenceVector.distances.size(); ++i) {
+            if (i > 0) std::cout << ",";
+            std::cout << dep.dependenceVector.distances[i];
+          }
+          std::cout << "]" << std::endl;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  std::cout << "-----------------------------------------------" << std::endl;
+}
+
+bool LoopVectorizationPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
+  if (F->getBasicBlocks().empty()) {
+    CurrentResult = std::make_unique<LoopVectorizationResult>(F);
+    return false;
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "Running LoopVectorizationPass on function: " << F->getName() << std::endl;
+  }
+
+  // 获取循环分析结果
+  auto* loopAnalysisResult = AM.getAnalysisResult<LoopAnalysisResult, LoopAnalysisPass>(F);
+  if (!loopAnalysisResult || !loopAnalysisResult->hasLoops()) {
+    CurrentResult = std::make_unique<LoopVectorizationResult>(F);
+    return false;
+  }
+
+  // 获取循环特征分析结果
+  auto* loopCharacteristics = AM.getAnalysisResult<LoopCharacteristicsResult, LoopCharacteristicsPass>(F);
+  if (!loopCharacteristics) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "Warning: LoopCharacteristics analysis not available" << std::endl;
+    }
+  }
+
+  // 获取别名分析结果
+  auto* aliasAnalysis = AM.getAnalysisResult<AliasAnalysisResult, SysYAliasAnalysisPass>(F);
+  
+  // 获取副作用分析结果
+  auto* sideEffectAnalysis = AM.getAnalysisResult<SideEffectAnalysisResult, SysYSideEffectAnalysisPass>();
+
+  CurrentResult = std::make_unique<LoopVectorizationResult>(F);
+
+  // 分析每个循环的向量化/并行化可行性
+  for (const auto& loop_ptr : loopAnalysisResult->getAllLoops()) {
+    Loop* loop = loop_ptr.get();
+    
+    // 获取该循环的特征信息
+    LoopCharacteristics* characteristics = nullptr;
+    if (loopCharacteristics) {
+      characteristics = const_cast<LoopCharacteristics*>(loopCharacteristics->getCharacteristics(loop));
+    }
+    
+    analyzeLoop(loop, characteristics, aliasAnalysis, sideEffectAnalysis);
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "LoopVectorizationPass completed. Found " 
+              << CurrentResult->getVectorizableLoopCount() << " vectorizable loops, "
+              << CurrentResult->getParallelizableLoopCount() << " parallelizable loops" << std::endl;
+  }
+
+  return false; // 分析遍不修改IR
+}
+
+void LoopVectorizationPass::analyzeLoop(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics, 
+                                       AliasAnalysisResult* aliasAnalysis, SideEffectAnalysisResult* sideEffectAnalysis) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  Analyzing advanced features for loop: " << loop->getName() << std::endl;
+  }
+
+  // 1. 计算精确依赖向量
+  auto dependences = computeDependenceVectors(loop, aliasAnalysis);
+  CurrentResult->addDependenceAnalysis(loop, dependences);
+
+  // 2. 分析向量化可行性 (暂时搁置，总是返回不可向量化)
+  auto vecAnalysis = analyzeVectorizability(loop, dependences, characteristics);
+  CurrentResult->addVectorizationAnalysis(loop, vecAnalysis);
+
+  // 3. 分析并行化可行性 
+  auto parAnalysis = analyzeParallelizability(loop, dependences, characteristics);
+  CurrentResult->addParallelizationAnalysis(loop, parAnalysis);
+}
+
+// ========== 依赖向量分析实现 ==========
+
+std::vector<PreciseDependence> LoopVectorizationPass::computeDependenceVectors(Loop* loop, 
+                                                                              AliasAnalysisResult* aliasAnalysis) {
+  std::vector<PreciseDependence> dependences;
+  std::vector<Instruction*> memoryInsts;
+  
+  // 收集所有内存操作指令
+  for (BasicBlock* bb : loop->getBlocks()) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (dynamic_cast<LoadInst*>(inst.get()) || dynamic_cast<StoreInst*>(inst.get())) {
+        memoryInsts.push_back(inst.get());
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 分析每对内存操作之间的依赖关系
+  for (size_t i = 0; i < memoryInsts.size(); ++i) {
+    for (size_t j = i + 1; j < memoryInsts.size(); ++j) {
+      Instruction* inst1 = memoryInsts[i];
+      Instruction* inst2 = memoryInsts[j];
+      
+      Value* ptr1 = nullptr;
+      Value* ptr2 = nullptr;
+      
+      if (auto* load = dynamic_cast<LoadInst*>(inst1)) {
+        ptr1 = load->getPointer();
+      } else if (auto* store = dynamic_cast<StoreInst*>(inst1)) {
+        ptr1 = store->getPointer();
+      }
+      
+      if (auto* load = dynamic_cast<LoadInst*>(inst2)) {
+        ptr2 = load->getPointer();
+      } else if (auto* store = dynamic_cast<StoreInst*>(inst2)) {
+        ptr2 = store->getPointer();
+      }
+      
+      if (!ptr1 || !ptr2) continue;
+      
+      // 检查是否可能存在别名关系
+      bool mayAlias = false;
+      if (aliasAnalysis) {
+        mayAlias = aliasAnalysis->queryAlias(ptr1, ptr2) != AliasType::NO_ALIAS;
+      } else {
+        mayAlias = (ptr1 != ptr2); // 保守估计
+      }
+      
+      if (mayAlias) {
+        // 创建依赖关系
+        PreciseDependence dep(loop->getLoopDepth());
+        dep.source = inst1;
+        dep.sink = inst2;
+        dep.memoryLocation = ptr1;
+        
+        // 确定依赖类型
+        bool isStore1 = dynamic_cast<StoreInst*>(inst1) != nullptr;
+        bool isStore2 = dynamic_cast<StoreInst*>(inst2) != nullptr;
+        
+        if (isStore1 && !isStore2) {
+          dep.type = DependenceType::TRUE_DEPENDENCE; // Write -> Read (RAW)
+        } else if (!isStore1 && isStore2) {
+          dep.type = DependenceType::ANTI_DEPENDENCE; // Read -> Write (WAR)
+        } else if (isStore1 && isStore2) {
+          dep.type = DependenceType::OUTPUT_DEPENDENCE; // Write -> Write (WAW)
+        } else {
+          continue; // Read -> Read (RAR) - 跳过，不是真正的依赖
+        }
+        
+        // 计算依赖向量
+        dep.dependenceVector = computeAccessDependence(inst1, inst2, loop);
+        
+        // 判断是否允许并行化
+        dep.allowsParallelization = dep.dependenceVector.isLoopIndependent() || 
+                                   (dep.dependenceVector.isKnown && 
+                                    std::all_of(dep.dependenceVector.distances.begin(), 
+                                               dep.dependenceVector.distances.end(),
+                                               [](int d) { return d >= 0; }));
+        
+        dependences.push_back(dep);
+        
+        if (DEBUG && dep.dependenceVector.isKnown) {
+          std::cout << "        Found dependence: " << inst1->getName() 
+                    << " -> " << inst2->getName() << " [";
+          for (size_t k = 0; k < dep.dependenceVector.distances.size(); ++k) {
+            if (k > 0) std::cout << ",";
+            std::cout << dep.dependenceVector.distances[k];
+          }
+          std::cout << "]" << std::endl;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  return dependences;
+}
+
+DependenceVector LoopVectorizationPass::computeAccessDependence(Instruction* inst1, Instruction* inst2, Loop* loop) {
+  DependenceVector depVec(loop->getLoopDepth());
+  
+  Value* ptr1 = nullptr;
+  Value* ptr2 = nullptr;
+  
+  if (auto* load = dynamic_cast<LoadInst*>(inst1)) {
+    ptr1 = load->getPointer();
+  } else if (auto* store = dynamic_cast<StoreInst*>(inst1)) {
+    ptr1 = store->getPointer();
+  }
+  
+  if (auto* load = dynamic_cast<LoadInst*>(inst2)) {
+    ptr2 = load->getPointer();
+  } else if (auto* store = dynamic_cast<StoreInst*>(inst2)) {
+    ptr2 = store->getPointer();
+  }
+  
+  if (!ptr1 || !ptr2) return depVec;
+  
+  // 尝试分析仿射关系
+  if (areAccessesAffinelyRelated(ptr1, ptr2, loop)) {
+    auto coeff1 = extractInductionCoefficients(ptr1, loop);
+    auto coeff2 = extractInductionCoefficients(ptr2, loop);
+    
+    if (coeff1.size() == coeff2.size()) {
+      depVec.isKnown = true;
+      depVec.isConstant = true;
+      
+      for (size_t i = 0; i < coeff1.size(); ++i) {
+        depVec.distances[i] = coeff2[i] - coeff1[i];
+      }
+    }
+  }
+  
+  return depVec;
+}
+
+bool LoopVectorizationPass::areAccessesAffinelyRelated(Value* ptr1, Value* ptr2, Loop* loop) {
+  // 简化实现：检查是否都是基于归纳变量的数组访问
+  // 真正的实现需要复杂的仿射关系分析
+  
+  // 检查是否为 GEP 指令
+  auto* gep1 = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(ptr1);
+  auto* gep2 = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(ptr2);
+  
+  if (!gep1 || !gep2) return false;
+  
+  // 检查是否访问同一个数组基址
+  if (gep1->getBasePointer() != gep2->getBasePointer()) return false;
+  
+  // 简化：假设都是仿射的
+  return true;
+}
+
+// ========== 向量化分析实现 (暂时搁置) ==========
+
+VectorizationAnalysis LoopVectorizationPass::analyzeVectorizability(Loop* loop, 
+                                                                   const std::vector<PreciseDependence>& dependences,
+                                                                   LoopCharacteristics* characteristics) {
+  VectorizationAnalysis analysis; // 构造函数已设置为不可向量化
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Vectorization analysis: DISABLED (temporarily)" << std::endl;
+  }
+  
+  // 向量化功能暂时搁置，总是返回不可向量化
+  // 这里可以添加一些基本的诊断信息用于日志
+  if (!loop->isInnermost()) {
+    analysis.preventingFactors.push_back("Not innermost loop");
+  }
+  if (loop->getBlocks().size() > 1) {
+    analysis.preventingFactors.push_back("Complex control flow");
+  }
+  if (!dependences.empty()) {
+    analysis.preventingFactors.push_back("Has dependences (not analyzed in detail)");
+  }
+  
+  return analysis;
+}
+
+// ========== 并行化分析实现 ==========
+
+ParallelizationAnalysis LoopVectorizationPass::analyzeParallelizability(Loop* loop,
+                                                                       const std::vector<PreciseDependence>& dependences,
+                                                                       LoopCharacteristics* characteristics) {
+  ParallelizationAnalysis analysis;
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Analyzing parallelizability for loop: " << loop->getName() << std::endl;
+    std::cout << "      Found " << dependences.size() << " dependences" << std::endl;
+  }
+  
+  // 按依赖类型分类分析
+  bool hasTrueDependences = false;
+  bool hasAntiDependences = false;
+  bool hasOutputDependences = false;
+  
+  for (const auto& dep : dependences) {
+    switch (dep.type) {
+      case DependenceType::TRUE_DEPENDENCE:
+        hasTrueDependences = true;
+        // 真依赖通常是最难处理的，需要检查是否为归约模式
+        if (dep.isReductionDependence) {
+          analysis.requiresReduction = true;
+          analysis.reductionVariables.insert(dep.memoryLocation);
+        } else {
+          analysis.preventingFactors.push_back("Non-reduction true dependence");
+        }
+        break;
+      case DependenceType::ANTI_DEPENDENCE:
+        hasAntiDependences = true;
+        // 反依赖可以通过变量私有化解决
+        analysis.privatizableVariables.insert(dep.memoryLocation);
+        break;
+      case DependenceType::OUTPUT_DEPENDENCE:
+        hasOutputDependences = true;
+        // 输出依赖可以通过变量私有化或原子操作解决
+        analysis.sharedVariables.insert(dep.memoryLocation);
+        break;
+    }
+  }
+  
+  // 确定并行化类型
+  analysis.parallelType = determineParallelizationType(loop, dependences);
+  
+  // 基于依赖类型评估可并行性
+  if (!hasTrueDependences && !hasOutputDependences) {
+    // 只有反依赖或无依赖，完全可并行
+    analysis.parallelType = ParallelizationAnalysis::EMBARRASSINGLY_PARALLEL;
+    analysis.isParallelizable = true;
+  } else if (analysis.requiresReduction) {
+    // 有归约模式，可以并行但需要特殊处理
+    analysis.parallelType = ParallelizationAnalysis::REDUCTION_PARALLEL;
+    analysis.isParallelizable = true;
+  } else if (hasTrueDependences) {
+    // 有非归约的真依赖，通常不能并行化
+    analysis.isParallelizable = false;
+    analysis.preventingFactors.push_back("Non-reduction loop-carried true dependences");
+  }
+  
+  if (analysis.isParallelizable) {
+    // 进一步分析并行化收益和成本
+    estimateParallelizationBenefit(loop, &analysis, characteristics);
+    analyzeSynchronizationNeeds(loop, &analysis, dependences);
+    analysis.suggestedThreadCount = estimateOptimalThreadCount(loop, characteristics);
+  }
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "      Parallelizable: " << (analysis.isParallelizable ? "YES" : "NO") << std::endl;
+    if (analysis.isParallelizable) {
+      std::cout << "      Type: " << (int)analysis.parallelType << ", Threads: " << analysis.suggestedThreadCount << std::endl;
+    }
+  }
+  
+  return analysis;
+}
+
+bool LoopVectorizationPass::checkParallelizationLegality(Loop* loop, const std::vector<PreciseDependence>& dependences) {
+  // 检查所有依赖是否允许并行化
+  for (const auto& dep : dependences) {
+    if (!dep.allowsParallelization) {
+      return false;
+    }
+  }
+  
+  // 检查是否有无法并行化的操作
+  for (BasicBlock* bb : loop->getBlocks()) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      // 检查原子操作、同步操作等
+      if (auto* call = dynamic_cast<CallInst*>(inst.get())) {
+        // 简化：假设函数调用需要特殊处理
+        // 在实际实现中，需要分析函数的副作用
+        return false;
+      }
+    }
+  }
+  
+  return true;
+}
+
+int LoopVectorizationPass::estimateOptimalThreadCount(Loop* loop, LoopCharacteristics* characteristics) {
+  // 基于循环特征估计最优线程数
+  if (!characteristics) return 2;
+  
+  // 基于循环体大小和计算密度
+  int baseThreads = 2;
+  
+  if (characteristics->instructionCount > 50) baseThreads = 4;
+  if (characteristics->instructionCount > 200) baseThreads = 8;
+  
+  // 基于计算与内存比率调整
+  if (characteristics->computeToMemoryRatio > 2.0) {
+    baseThreads *= 2; // 计算密集型，可以使用更多线程
+  }
+  
+  return std::min(baseThreads, 16); // 限制最大线程数
+}
+
+// ========== 辅助方法实现 ==========
+
+bool LoopVectorizationPass::isConstantStride(Value* ptr, Loop* loop, int& stride) {
+  // 简化实现：检查是否为常量步长访问
+  stride = 1; // 默认步长
+  
+  auto* gep = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(ptr);
+  if (!gep) return false;
+  
+  // 检查最后一个索引是否为归纳变量 + 常量
+  if (gep->getNumIndices() > 0) {
+    Value* lastIndex = gep->getIndex(gep->getNumIndices() - 1);
+    
+    // 简化：假设是 i 或 i+c 的形式
+    if (auto* binInst = dynamic_cast<BinaryInst*>(lastIndex)) {
+      if (binInst->getKind() == Instruction::kAdd) {
+        // 检查是否为 i + constant
+        if (auto* constInt = dynamic_cast<ConstantInteger*>(binInst->getRhs())) {
+          stride = constInt->getInt();
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+    
+    // 默认为步长1的连续访问
+    stride = 1;
+    return true;
+  }
+  
+  return false;
+}
+
+std::vector<int> LoopVectorizationPass::extractInductionCoefficients(Value* ptr, Loop* loop) {
+  // 简化实现：返回默认的仿射系数
+  std::vector<int> coefficients;
+  
+  // 假设是简单的 a[i] 形式，系数为 [0, 1]
+  coefficients.push_back(0); // 常数项
+  coefficients.push_back(1); // 归纳变量系数
+  
+  return coefficients;
+}
+
+// ========== 缺失的方法实现 ==========
+
+ParallelizationAnalysis::ParallelizationType LoopVectorizationPass::determineParallelizationType(
+    Loop* loop, const std::vector<PreciseDependence>& dependences) {
+  
+  // 检查是否有任何依赖
+  if (dependences.empty()) {
+    return ParallelizationAnalysis::EMBARRASSINGLY_PARALLEL;
+  }
+  
+  // 检查是否只有归约模式
+  bool hasReduction = false;
+  bool hasOtherDependences = false;
+  
+  for (const auto& dep : dependences) {
+    if (dep.isReductionDependence) {
+      hasReduction = true;
+    } else if (dep.type == DependenceType::TRUE_DEPENDENCE) {
+      hasOtherDependences = true;
+    }
+  }
+  
+  if (hasReduction && !hasOtherDependences) {
+    return ParallelizationAnalysis::REDUCTION_PARALLEL;
+  } else if (!hasOtherDependences) {
+    return ParallelizationAnalysis::EMBARRASSINGLY_PARALLEL;
+  }
+  
+  return ParallelizationAnalysis::NONE;
+}
+
+void LoopVectorizationPass::analyzeReductionPatterns(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis) {
+  // 简化实现：查找常见的归约模式
+  for (BasicBlock* bb : loop->getBlocks()) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (auto* binInst = dynamic_cast<BinaryInst*>(inst.get())) {
+        if (binInst->getKind() == Instruction::kAdd || binInst->getKind() == Instruction::kMul) {
+          // 检查是否为累加/累乘模式
+          Value* lhs = binInst->getLhs();
+          if (hasReductionPattern(lhs, loop)) {
+            analysis->requiresReduction = true;
+            analysis->reductionVariables.insert(lhs);
+          }
+        }
+      }
+    }
+  }
+}
+
+void LoopVectorizationPass::analyzeMemoryAccessPatterns(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis, 
+                                                       AliasAnalysisResult* aliasAnalysis) {
+  std::vector<Value*> memoryAccesses;
+  
+  // 收集所有内存访问
+  for (BasicBlock* bb : loop->getBlocks()) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (auto* load = dynamic_cast<LoadInst*>(inst.get())) {
+        memoryAccesses.push_back(load->getPointer());
+      } else if (auto* store = dynamic_cast<StoreInst*>(inst.get())) {
+        memoryAccesses.push_back(store->getPointer());
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 分析内存访问独立性
+  bool hasIndependentAccess = true;
+  for (size_t i = 0; i < memoryAccesses.size(); ++i) {
+    for (size_t j = i + 1; j < memoryAccesses.size(); ++j) {
+      if (!isIndependentMemoryAccess(memoryAccesses[i], memoryAccesses[j], loop)) {
+        hasIndependentAccess = false;
+        analysis->hasMemoryConflicts = true;
+      }
+    }
+  }
+  
+  analysis->hasIndependentAccess = hasIndependentAccess;
+}
+
+void LoopVectorizationPass::estimateParallelizationBenefit(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis,
+                                                          LoopCharacteristics* characteristics) {
+  if (!analysis->isParallelizable) {
+    analysis->parallelizationBenefit = 0.0;
+    return;
+  }
+  
+  // 基于计算复杂度和并行度计算收益
+  double workComplexity = estimateWorkComplexity(loop);
+  double parallelFraction = 1.0; // 假设完全可并行
+  
+  // 根据依赖调整并行度
+  if (analysis->requiresReduction) {
+    parallelFraction *= 0.8; // 归约降低并行效率
+  }
+  if (analysis->hasMemoryConflicts) {
+    parallelFraction *= 0.6; // 内存冲突降低效率
+  }
+  
+  // Amdahl定律估算
+  double serialFraction = 1.0 - parallelFraction;
+  int threadCount = analysis->suggestedThreadCount;
+  double speedup = 1.0 / (serialFraction + parallelFraction / threadCount);
+  
+  analysis->parallelizationBenefit = std::min((speedup - 1.0) / threadCount, 1.0);
+  
+  // 估算同步和通信开销
+  analysis->synchronizationCost = analysis->requiresBarrier ? 100 : 0;
+  analysis->communicationCost = analysis->sharedVariables.size() * 50;
+}
+
+void LoopVectorizationPass::identifyPrivatizableVariables(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis) {
+  // 简化实现：标识循环内定义的变量为可私有化
+  for (BasicBlock* bb : loop->getBlocks()) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (!inst->getType()->isVoid()) {
+        // 如果变量只在循环内使用，可能可以私有化
+        bool onlyUsedInLoop = true;
+        for (auto& use : inst->getUses()) {
+          if (auto* userInst = dynamic_cast<Instruction*>(use->getUser())) {
+            if (!loop->contains(userInst->getParent())) {
+              onlyUsedInLoop = false;
+              break;
+            }
+          }
+        }
+        
+        if (onlyUsedInLoop) {
+          analysis->privatizableVariables.insert(inst.get());
+        }
+      }
+    }
+  }
+}
+
+void LoopVectorizationPass::analyzeSynchronizationNeeds(Loop* loop, ParallelizationAnalysis* analysis,
+                                                       const std::vector<PreciseDependence>& dependences) {
+  // 根据依赖类型确定同步需求
+  for (const auto& dep : dependences) {
+    if (dep.type == DependenceType::OUTPUT_DEPENDENCE) {
+      analysis->requiresBarrier = true;
+      analysis->sharedVariables.insert(dep.memoryLocation);
+    }
+  }
+  
+  // 如果有归约，需要特殊的归约同步
+  if (analysis->requiresReduction) {
+    analysis->requiresBarrier = true;
+  }
+}
+
+bool LoopVectorizationPass::isIndependentMemoryAccess(Value* ptr1, Value* ptr2, Loop* loop) {
+  // 简化实现：基本的独立性检查
+  if (ptr1 == ptr2) return false;
+  
+  // 如果是不同的基址，认为是独立的
+  auto* gep1 = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(ptr1);
+  auto* gep2 = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(ptr2);
+  
+  if (gep1 && gep2) {
+    if (gep1->getBasePointer() != gep2->getBasePointer()) {
+      return true; // 不同的基址
+    }
+    // 相同基址，需要更精细的分析（这里简化为不独立）
+    return false;
+  }
+  
+  return true; // 默认认为独立
+}
+
+double LoopVectorizationPass::estimateWorkComplexity(Loop* loop) {
+  double complexity = 0.0;
+  
+  for (BasicBlock* bb : loop->getBlocks()) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      // 基于指令类型分配复杂度权重
+      if (auto* binInst = dynamic_cast<BinaryInst*>(inst.get())) {
+        switch (binInst->getKind()) {
+          case Instruction::kAdd:
+          case Instruction::kSub:
+            complexity += 1.0;
+            break;
+          case Instruction::kMul:
+            complexity += 3.0;
+            break;
+          case Instruction::kDiv:
+            complexity += 10.0;
+            break;
+          default:
+            complexity += 2.0;
+        }
+      } else if (dynamic_cast<LoadInst*>(inst.get()) || dynamic_cast<StoreInst*>(inst.get())) {
+        complexity += 2.0; // 内存访问
+      } else {
+        complexity += 1.0; // 其他指令
+      }
+    }
+  }
+  
+  return complexity;
+}
+
+bool LoopVectorizationPass::hasReductionPattern(Value* var, Loop* loop) {
+  // 简化实现：检查是否为简单的累加/累乘模式
+  for (auto& use : var->getUses()) {
+    if (auto* binInst = dynamic_cast<BinaryInst*>(use->getUser())) {
+      if (binInst->getKind() == Instruction::kAdd || binInst->getKind() == Instruction::kMul) {
+        // 检查是否为 var = var op something 的模式
+        if (binInst->getLhs() == var || binInst->getRhs() == var) {
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Analysis/SideEffectAnalysis.cpp

@@ -0,0 +1,413 @@
+#include "SideEffectAnalysis.h"
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include "CallGraphAnalysis.h"
+#include "SysYIRPrinter.h"
+#include <iostream>
+
+namespace sysy {
+
+// 副作用分析遍的静态 ID
+void *SysYSideEffectAnalysisPass::ID = (void *)&SysYSideEffectAnalysisPass::ID;
+
+// ======================================================================
+// SideEffectAnalysisResult 类的实现
+// ======================================================================
+
+SideEffectAnalysisResult::SideEffectAnalysisResult() { initializeKnownFunctions(); }
+
+const SideEffectInfo &SideEffectAnalysisResult::getInstructionSideEffect(Instruction *inst) const {
+  auto it = instructionSideEffects.find(inst);
+  if (it != instructionSideEffects.end()) {
+    return it->second;
+  }
+  // 返回默认的无副作用信息
+  static SideEffectInfo noEffect;
+  return noEffect;
+}
+
+const SideEffectInfo &SideEffectAnalysisResult::getFunctionSideEffect(Function *func) const {
+  // 首先检查分析过的用户定义函数
+  auto it = functionSideEffects.find(func);
+  if (it != functionSideEffects.end()) {
+    return it->second;
+  }
+  
+  // 如果没有找到，检查是否为已知的库函数
+  if (func) {
+    std::string funcName = func->getName();
+    const SideEffectInfo *knownInfo = getKnownFunctionSideEffect(funcName);
+    if (knownInfo) {
+      return *knownInfo;
+    }
+  }
+  
+  // 返回默认的无副作用信息
+  static SideEffectInfo noEffect;
+  return noEffect;
+}
+
+void SideEffectAnalysisResult::setInstructionSideEffect(Instruction *inst, const SideEffectInfo &info) {
+  instructionSideEffects[inst] = info;
+}
+
+void SideEffectAnalysisResult::setFunctionSideEffect(Function *func, const SideEffectInfo &info) {
+  functionSideEffects[func] = info;
+}
+
+bool SideEffectAnalysisResult::hasSideEffect(Instruction *inst) const {
+  const auto &info = getInstructionSideEffect(inst);
+  return info.type != SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT;
+}
+
+bool SideEffectAnalysisResult::mayModifyMemory(Instruction *inst) const {
+  const auto &info = getInstructionSideEffect(inst);
+  return info.mayModifyMemory;
+}
+
+bool SideEffectAnalysisResult::mayModifyGlobal(Instruction *inst) const {
+  const auto &info = getInstructionSideEffect(inst);
+  return info.mayModifyGlobal;
+}
+
+bool SideEffectAnalysisResult::isPureFunction(Function *func) const {
+  const auto &info = getFunctionSideEffect(func);
+  return info.isPure;
+}
+
+void SideEffectAnalysisResult::initializeKnownFunctions() {
+  // SysY标准库函数的副作用信息
+
+  // I/O函数 - 有副作用
+  SideEffectInfo ioEffect;
+  ioEffect.type = SideEffectType::IO_OPERATION;
+  ioEffect.mayModifyGlobal = true;
+  ioEffect.mayModifyMemory = true;
+  ioEffect.mayCallFunction = true;
+  ioEffect.isPure = false;
+
+  // knownFunctions["printf"] = ioEffect;
+  // knownFunctions["scanf"] = ioEffect;
+  knownFunctions["getint"] = ioEffect;
+  knownFunctions["getch"] = ioEffect;
+  knownFunctions["getfloat"] = ioEffect;
+  knownFunctions["getarray"] = ioEffect;
+  knownFunctions["getfarray"] = ioEffect;
+  knownFunctions["putint"] = ioEffect;
+  knownFunctions["putch"] = ioEffect;
+  knownFunctions["putfloat"] = ioEffect;
+  knownFunctions["putarray"] = ioEffect;
+  knownFunctions["putfarray"] = ioEffect;
+
+  // 时间函数 - 有副作用
+  SideEffectInfo timeEffect;
+  timeEffect.type = SideEffectType::FUNCTION_CALL;
+  timeEffect.mayModifyGlobal = true;
+  timeEffect.mayModifyMemory = false;
+  timeEffect.mayCallFunction = true;
+  timeEffect.isPure = false;
+
+  knownFunctions["_sysy_starttime"] = timeEffect;
+  knownFunctions["_sysy_stoptime"] = timeEffect;
+}
+
+const SideEffectInfo *SideEffectAnalysisResult::getKnownFunctionSideEffect(const std::string &funcName) const {
+  auto it = knownFunctions.find(funcName);
+  return (it != knownFunctions.end()) ? &it->second : nullptr;
+}
+
+// ======================================================================
+// SysYSideEffectAnalysisPass 类的实现
+// ======================================================================
+
+bool SysYSideEffectAnalysisPass::runOnModule(Module *M, AnalysisManager &AM) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "Running SideEffect analysis on module" << std::endl;
+  }
+
+  // 创建分析结果（构造函数中已经调用了initializeKnownFunctions）
+  result = std::make_unique<SideEffectAnalysisResult>();
+
+  // 获取调用图分析结果
+  callGraphAnalysis = AM.getAnalysisResult<CallGraphAnalysisResult, CallGraphAnalysisPass>();
+  if (!callGraphAnalysis) {
+    std::cerr << "Warning: CallGraphAnalysis not available, falling back to conservative analysis" << std::endl;
+  }
+
+  // 按拓扑序分析函数，确保被调用函数先于调用者分析
+  if (callGraphAnalysis) {
+    // 使用调用图的拓扑排序结果
+    const auto &topOrder = callGraphAnalysis->getTopologicalOrder();
+
+    // 处理强连通分量（递归函数群）
+    const auto &sccs = callGraphAnalysis->getStronglyConnectedComponents();
+    for (const auto &scc : sccs) {
+      if (scc.size() > 1) {
+        // 多个函数的强连通分量，使用不动点算法
+        analyzeStronglyConnectedComponent(scc, AM);
+      } else {
+        // 单个函数，检查是否自递归
+        Function *func = scc[0];
+        if (callGraphAnalysis->isSelfRecursive(func)) {
+          // 自递归函数也需要不动点算法
+          analyzeStronglyConnectedComponent(scc, AM);
+        } else {
+          // 非递归函数，直接分析
+          SideEffectInfo funcEffect = analyzeFunction(func, AM);
+          result->setFunctionSideEffect(func, funcEffect);
+        }
+      }
+    }
+  } else {
+    // 没有调用图，保守地分析每个函数
+    for (auto &pair : M->getFunctions()) {
+      Function *func = pair.second.get();
+      SideEffectInfo funcEffect = analyzeFunction(func, AM);
+      result->setFunctionSideEffect(func, funcEffect);
+    }
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "---- Side Effect Analysis Results for Module ----\n";
+    for (auto &pair : M->getFunctions()) {
+      Function *func = pair.second.get();
+      const auto &funcInfo = result->getFunctionSideEffect(func);
+
+      std::cout << "Function " << func->getName() << ": ";
+      switch (funcInfo.type) {
+      case SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT:
+        std::cout << "No Side Effect";
+        break;
+      case SideEffectType::MEMORY_WRITE:
+        std::cout << "Memory Write";
+        break;
+      case SideEffectType::FUNCTION_CALL:
+        std::cout << "Function Call";
+        break;
+      case SideEffectType::IO_OPERATION:
+        std::cout << "I/O Operation";
+        break;
+      case SideEffectType::UNKNOWN:
+        std::cout << "Unknown";
+        break;
+      }
+      std::cout << " (Pure: " << (funcInfo.isPure ? "Yes" : "No")
+                << ", Modifies Global: " << (funcInfo.mayModifyGlobal ? "Yes" : "No") << ")\n";
+    }
+    std::cout << "--------------------------------------------------\n";
+  }
+
+  return false; // Analysis passes return false since they don't modify the IR
+}
+
+std::unique_ptr<AnalysisResultBase> SysYSideEffectAnalysisPass::getResult() { return std::move(result); }
+
+SideEffectInfo SysYSideEffectAnalysisPass::analyzeFunction(Function *func, AnalysisManager &AM) {
+  SideEffectInfo functionSideEffect;
+
+  // 为每个指令分析副作用
+  for (auto &BB : func->getBasicBlocks()) {
+    for (auto &I : BB->getInstructions_Range()) {
+      Instruction *inst = I.get();
+      SideEffectInfo instEffect = analyzeInstruction(inst, func, AM);
+
+      // 记录指令的副作用信息
+      result->setInstructionSideEffect(inst, instEffect);
+
+      // 合并到函数级别的副作用信息中
+      functionSideEffect = functionSideEffect.merge(instEffect);
+    }
+  }
+
+  return functionSideEffect;
+}
+
+void SysYSideEffectAnalysisPass::analyzeStronglyConnectedComponent(const std::vector<Function *> &scc,
+                                                                   AnalysisManager &AM) {
+  // 使用不动点算法处理递归函数群
+  std::unordered_map<Function *, SideEffectInfo> currentEffects;
+  std::unordered_map<Function *, SideEffectInfo> previousEffects;
+
+  // 初始化：所有函数都假设为纯函数
+  for (Function *func : scc) {
+    SideEffectInfo initialEffect;
+    initialEffect.isPure = true;
+    currentEffects[func] = initialEffect;
+    result->setFunctionSideEffect(func, initialEffect);
+  }
+
+  bool converged = false;
+  int iterations = 0;
+  const int maxIterations = 10; // 防止无限循环
+
+  while (!converged && iterations < maxIterations) {
+    previousEffects = currentEffects;
+
+    // 重新分析每个函数
+    for (Function *func : scc) {
+      SideEffectInfo newEffect = analyzeFunction(func, AM);
+      currentEffects[func] = newEffect;
+      result->setFunctionSideEffect(func, newEffect);
+    }
+
+    // 检查是否收敛
+    converged = hasConverged(previousEffects, currentEffects);
+    iterations++;
+  }
+
+  if (iterations >= maxIterations) {
+    std::cerr << "Warning: SideEffect analysis did not converge for SCC after " << maxIterations << " iterations"
+              << std::endl;
+  }
+}
+
+bool SysYSideEffectAnalysisPass::hasConverged(const std::unordered_map<Function *, SideEffectInfo> &oldEffects,
+                                              const std::unordered_map<Function *, SideEffectInfo> &newEffects) const {
+  for (const auto &pair : oldEffects) {
+    Function *func = pair.first;
+    const SideEffectInfo &oldEffect = pair.second;
+
+    auto it = newEffects.find(func);
+    if (it == newEffects.end()) {
+      return false; // 函数不存在于新结果中
+    }
+
+    const SideEffectInfo &newEffect = it->second;
+
+    // 比较关键属性是否相同
+    if (oldEffect.type != newEffect.type || oldEffect.mayModifyGlobal != newEffect.mayModifyGlobal ||
+        oldEffect.mayModifyMemory != newEffect.mayModifyMemory ||
+        oldEffect.mayCallFunction != newEffect.mayCallFunction || oldEffect.isPure != newEffect.isPure) {
+      return false;
+    }
+  }
+
+  return true;
+}
+
+SideEffectInfo SysYSideEffectAnalysisPass::analyzeInstruction(Instruction *inst, Function *currentFunc,
+                                                              AnalysisManager &AM) {
+  SideEffectInfo info;
+
+  // 根据指令类型进行分析
+  if (inst->isCall()) {
+    return analyzeCallInstruction(static_cast<CallInst *>(inst), currentFunc, AM);
+  } else if (inst->isStore()) {
+    return analyzeStoreInstruction(static_cast<StoreInst *>(inst), currentFunc, AM);
+  } else if (inst->isMemset()) {
+    return analyzeMemsetInstruction(static_cast<MemsetInst *>(inst), currentFunc, AM);
+  } else if (inst->isBranch() || inst->isReturn()) {
+    // 控制流指令无副作用，但必须保留
+    info.type = SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT;
+    info.isPure = true;
+  } else {
+    // 其他指令（算术、逻辑、比较等）通常无副作用
+    info.type = SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT;
+    info.isPure = true;
+  }
+
+  return info;
+}
+
+SideEffectInfo SysYSideEffectAnalysisPass::analyzeCallInstruction(CallInst *call, Function *currentFunc,
+                                                                  AnalysisManager &AM) {
+  SideEffectInfo info;
+
+  // 获取被调用的函数
+  Function *calledFunc = call->getCallee();
+  if (!calledFunc) {
+    // 间接调用，保守处理
+    info.type = SideEffectType::UNKNOWN;
+    info.mayModifyGlobal = true;
+    info.mayModifyMemory = true;
+    info.mayCallFunction = true;
+    info.isPure = false;
+    return info;
+  }
+
+  std::string funcName = calledFunc->getName();
+
+  // 检查是否为已知的标准库函数
+  const SideEffectInfo *knownInfo = result->getKnownFunctionSideEffect(funcName);
+  if (knownInfo) {
+    return *knownInfo;
+  }
+
+  // 利用调用图分析结果进行精确分析
+  if (callGraphAnalysis) {
+    // 检查被调用函数是否已分析过
+    const SideEffectInfo &funcEffect = result->getFunctionSideEffect(calledFunc);
+    if (funcEffect.type != SideEffectType::NO_SIDE_EFFECT || !funcEffect.isPure) {
+      return funcEffect;
+    }
+
+    // 检查递归调用
+    if (callGraphAnalysis->isRecursive(calledFunc)) {
+      // 递归函数保守处理（在不动点算法中会精确分析）
+      info.type = SideEffectType::FUNCTION_CALL;
+      info.mayModifyGlobal = true;
+      info.mayModifyMemory = true;
+      info.mayCallFunction = true;
+      info.isPure = false;
+      return info;
+    }
+  }
+
+  // 对于未分析的用户函数，保守处理
+  info.type = SideEffectType::FUNCTION_CALL;
+  info.mayModifyGlobal = true;
+  info.mayModifyMemory = true;
+  info.mayCallFunction = true;
+  info.isPure = false;
+
+  return info;
+}
+
+SideEffectInfo SysYSideEffectAnalysisPass::analyzeStoreInstruction(StoreInst *store, Function *currentFunc,
+                                                                   AnalysisManager &AM) {
+  SideEffectInfo info;
+  info.type = SideEffectType::MEMORY_WRITE;
+  info.mayModifyMemory = true;
+  info.isPure = false;
+
+  // 获取函数的别名分析结果
+  AliasAnalysisResult *aliasAnalysis = AM.getAnalysisResult<AliasAnalysisResult, SysYAliasAnalysisPass>(currentFunc);
+  if (aliasAnalysis) {
+    Value *storePtr = store->getPointer();
+
+    // 如果存储到全局变量或可能别名的位置，则可能修改全局状态
+    if (!aliasAnalysis->isLocalArray(storePtr)) {
+      info.mayModifyGlobal = true;
+    }
+  } else {
+    // 没有别名分析结果，保守处理
+    info.mayModifyGlobal = true;
+  }
+
+  return info;
+}
+
+SideEffectInfo SysYSideEffectAnalysisPass::analyzeMemsetInstruction(MemsetInst *memset, Function *currentFunc,
+                                                                    AnalysisManager &AM) {
+  SideEffectInfo info;
+  info.type = SideEffectType::MEMORY_WRITE;
+  info.mayModifyMemory = true;
+  info.isPure = false;
+
+  // 获取函数的别名分析结果
+  AliasAnalysisResult *aliasAnalysis = AM.getAnalysisResult<AliasAnalysisResult, SysYAliasAnalysisPass>(currentFunc);
+  if (aliasAnalysis) {
+    Value *memsetPtr = memset->getPointer();
+
+    // 如果memset操作全局变量或可能别名的位置，则可能修改全局状态
+    if (!aliasAnalysis->isLocalArray(memsetPtr)) {
+      info.mayModifyGlobal = true;
+    }
+  } else {
+    // 没有别名分析结果，保守处理
+    info.mayModifyGlobal = true;
+  }
+
+  return info;
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Optimize/BuildCFG.cpp

@@ -0,0 +1,79 @@
+#include "BuildCFG.h"
+#include "Dom.h"
+#include "Liveness.h"
+#include <iostream>
+#include <queue>
+#include <set>
+
+namespace sysy {
+
+void *BuildCFG::ID = (void *)&BuildCFG::ID; // 定义唯一的 Pass ID
+
+// 声明Pass的分析使用
+void BuildCFG::getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<void *> &analysisInvalidations) const {
+  // BuildCFG不依赖其他分析
+  // analysisDependencies.insert(&DominatorTreeAnalysisPass::ID); // 错误的例子
+
+  // BuildCFG会使所有依赖于CFG的分析结果失效，所以它必须声明这些失效
+  analysisInvalidations.insert(&DominatorTreeAnalysisPass::ID);
+  analysisInvalidations.insert(&LivenessAnalysisPass::ID);
+}
+
+bool BuildCFG::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "Running BuildCFG pass on function: " << F->getName() << std::endl;
+  }
+
+  bool changed = false;
+
+  // 1. 清空所有基本块的前驱和后继列表
+  for (auto &bb : F->getBasicBlocks()) {
+    bb->clearPredecessors();
+    bb->clearSuccessors();
+  }
+
+  // 2. 遍历每个基本块，重建CFG
+  for (auto &bb : F->getBasicBlocks()) {
+    // 获取基本块的最后一条指令
+    auto &inst = *bb->terminator();
+    Instruction *termInst = inst.get();
+    // 确保基本块有终结指令
+    if (!termInst) {
+      continue;
+    }
+
+    // 根据终结指令类型，建立前驱后继关系
+    if (termInst->isBranch()) {
+      // 无条件跳转
+      if (termInst->isUnconditional()) {
+        auto brInst = dynamic_cast<UncondBrInst *>(termInst);
+        BasicBlock *succ = dynamic_cast<BasicBlock *>(brInst->getBlock());
+        assert(succ && "Branch instruction's target must be a BasicBlock");
+        bb->addSuccessor(succ);
+        succ->addPredecessor(bb.get());
+        changed = true;
+
+        // 条件跳转
+      } else if (termInst->isConditional()) {
+        auto brInst = dynamic_cast<CondBrInst *>(termInst);
+        BasicBlock *trueSucc = dynamic_cast<BasicBlock *>(brInst->getThenBlock());
+        BasicBlock *falseSucc = dynamic_cast<BasicBlock *>(brInst->getElseBlock());
+
+        assert(trueSucc && falseSucc && "Branch instruction's targets must be BasicBlocks");
+
+        bb->addSuccessor(trueSucc);
+        trueSucc->addPredecessor(bb.get());
+        bb->addSuccessor(falseSucc);
+        falseSucc->addPredecessor(bb.get());
+        changed = true;
+      }
+    } else if (auto retInst = dynamic_cast<ReturnInst *>(termInst)) {
+      // RetInst没有后继，无需处理
+      // ...
+    }
+  }
+
+  return changed;
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Optimize/DCE.cpp

@@ -1,9 +1,9 @@
-#include "DCE.h"            // 包含DCE遍的头文件
-#include "IR.h"             // 包含IR相关的定义
-#include "SysYIROptUtils.h" // 包含SysY IR优化工具类的定义
-#include <cassert>          // 用于断言
-#include <iostream>         // 用于调试输出
-#include <set>              // 包含set，虽然DCEContext内部用unordered_set，但这里保留
+#include "DCE.h"
+#include "SysYIROptUtils.h"
+#include "SideEffectAnalysis.h"
+#include <cassert>          
+#include <iostream>         
+#include <set>              
 
 namespace sysy {
 
@@ -17,10 +17,26 @@ void *DCE::ID = (void *)&DCE::ID;
 
 // DCEContext 的 run 方法实现
 void DCEContext::run(Function *func, AnalysisManager *AM, bool &changed) {
+  // 获取别名分析结果
+  if (AM) {
+    aliasAnalysis = AM->getAnalysisResult<AliasAnalysisResult, SysYAliasAnalysisPass>(func);
+    // 获取副作用分析结果（Module级别）
+    sideEffectAnalysis = AM->getAnalysisResult<SideEffectAnalysisResult, SysYSideEffectAnalysisPass>();
+    
+    if (DEBUG) {
+      if (aliasAnalysis) {
+        std::cout << "DCE: Using alias analysis results" << std::endl;
+      }
+      if (sideEffectAnalysis) {
+        std::cout << "DCE: Using side effect analysis results" << std::endl;
+      }
+    }
+  }
+  
   // 清空活跃指令集合，确保每次运行都是新的状态
   alive_insts.clear();
 
-  // 第一次遍历：扫描所有指令，识别“天然活跃”的指令并将其及其依赖标记为活跃
+  // 第一次遍历：扫描所有指令，识别"天然活跃"的指令并将其及其依赖标记为活跃
   // 使用 func->getBasicBlocks() 获取基本块列表，保留用户风格
   auto basicBlocks = func->getBasicBlocks();
   for (auto &basicBlock : basicBlocks) {
@@ -51,10 +67,8 @@ void DCEContext::run(Function *func, AnalysisManager *AM, bool &changed) {
       // 如果指令不在活跃集合中，则删除它。
       // 分支和返回指令由 isAlive 处理，并会被保留。
       if (alive_insts.count(currentInst) == 0) {
-        // 删除指令，保留用户风格的 SysYIROptUtils::usedelete 和 erase
+        instIter = SysYIROptUtils::usedelete(instIter); // 删除后返回下一个迭代器
         changed = true; // 标记 IR 已被修改
-        SysYIROptUtils::usedelete(currentInst);
-        instIter = basicBlock->getInstructions().erase(instIter); // 删除后返回下一个迭代器
       } else {
         ++instIter; // 指令活跃，移动到下一个
       }
@@ -62,20 +76,58 @@ void DCEContext::run(Function *func, AnalysisManager *AM, bool &changed) {
   }
 }
 
-// 判断指令是否是“天然活跃”的实现
+// 判断指令是否是"天然活跃"的实现
 // 只有具有副作用的指令（如存储、函数调用、原子操作）
 // 和控制流指令（如分支、返回）是天然活跃的。
 bool DCEContext::isAlive(Instruction *inst) {
-  // TODO: 后续程序并发考虑原子操作
-  // 其结果不被其他指令使用的指令（例如 StoreInst, BranchInst, ReturnInst）。
-  // dynamic_cast<ir::CallInst>(inst) 检查是否是函数调用指令，
-  // 函数调用通常有副作用。
-  // 终止指令 (BranchInst, ReturnInst) 必须是活跃的，因为它控制了程序的执行流程。
-  // 保留用户提供的 isAlive 逻辑
-  bool isBranchOrReturn = inst->isBranch() || inst->isReturn();
-  bool isCall = inst->isCall();
-  bool isStoreOrMemset = inst->isStore() || inst->isMemset(); 
-  return isBranchOrReturn || isCall || isStoreOrMemset;
+  // 终止指令 (BranchInst, ReturnInst) 必须是活跃的，因为它控制了程序的执行流程
+  if (inst->isBranch() || inst->isReturn()) {
+    return true;
+  }
+  
+  // 使用副作用分析来判断指令是否有副作用
+  if (sideEffectAnalysis && sideEffectAnalysis->hasSideEffect(inst)) {
+    return true;
+  }
+  
+  // 特殊处理Store指令：使用别名分析进行更精确的判断
+  if (inst->isStore()) {
+    auto* storeInst = static_cast<StoreInst*>(inst);
+    return mayHaveSideEffect(storeInst);
+  }
+  
+  // 特殊处理Memset指令：总是保留（因为它修改内存）
+  if (inst->isMemset()) {
+    return true;
+  }
+  
+  // 函数调用指令：总是保留（可能有未知副作用）
+  if (inst->isCall()) {
+    return true;
+  }
+  
+  // 其他指令（算术、逻辑、Load等）：无副作用，可以删除
+  return false;
+}
+
+// 检查Store指令是否可能有副作用（通过别名分析）
+bool DCEContext::mayHaveSideEffect(StoreInst* store) {
+  if (!aliasAnalysis) {
+    // 没有别名分析结果时，保守地认为所有store都有副作用
+    return true;
+  }
+  
+  Value* storePtr = store->getPointer();
+  
+  // 如果是对本地数组的存储且访问模式是常量，可能可以安全删除
+  if (aliasAnalysis->isLocalArray(storePtr)) {
+    // 检查是否有其他指令可能读取这个位置
+    // 这里需要更复杂的活性分析，暂时保守处理
+    return true; // 保守地保留所有本地数组的存储
+  }
+  
+  // 对全局变量、函数参数等的存储总是有副作用
+  return true;
 }
 
 // 递归地将活跃指令及其依赖加入到 alive_insts 集合中
@@ -104,7 +156,6 @@ void DCEContext::addAlive(Instruction *inst) {
 
 // DCE 遍的 runOnFunction 方法实现
 bool DCE::runOnFunction(Function *func, AnalysisManager &AM) {
-
   DCEContext ctx;
   bool changed = false;
   ctx.run(func, &AM, changed); // 运行 DCE 优化
@@ -122,7 +173,11 @@ bool DCE::runOnFunction(Function *func, AnalysisManager &AM) {
 
 // 声明DCE遍的分析依赖和失效信息
 void DCE::getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<void *> &analysisInvalidations) const {
-  // DCE不依赖特定的分析结果，它通过遍历和副作用判断来工作。
+  // DCE依赖别名分析来更精确地判断Store指令的副作用
+  analysisDependencies.insert(&SysYAliasAnalysisPass::ID);
+  
+  // DCE依赖副作用分析来判断指令是否有副作用
+  analysisDependencies.insert(&SysYSideEffectAnalysisPass::ID);
 
   // DCE会删除指令，这会影响许多分析结果。
   // 至少，它会影响活跃性分析、支配树、控制流图（如果删除导致基本块为空并被合并）。

src/midend/Pass/Optimize/GVN.cpp

@@ -0,0 +1,492 @@
+#include "GVN.h"
+#include "Dom.h"
+#include "SysYIROptUtils.h"
+#include <algorithm>
+#include <cassert>
+#include <iostream>
+#include <unordered_map>
+#include <unordered_set>
+
+extern int DEBUG;
+
+namespace sysy {
+
+// GVN 遍的静态 ID
+void *GVN::ID = (void *)&GVN::ID;
+
+// ======================================================================
+// GVN 类的实现
+// ======================================================================
+
+bool GVN::runOnFunction(Function *func, AnalysisManager &AM) {
+  if (func->getBasicBlocks().empty()) {
+    return false;
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "\n=== Running GVN on function: " << func->getName() << " ===" << std::endl;
+  }
+
+  bool changed = false;
+  GVNContext context;
+  context.run(func, &AM, changed);
+
+  if (DEBUG) {
+    if (changed) {
+      std::cout << "GVN: Function " << func->getName() << " was modified" << std::endl;
+    } else {
+      std::cout << "GVN: Function " << func->getName() << " was not modified" << std::endl;
+    }
+    std::cout << "=== GVN completed for function: " << func->getName() << " ===" << std::endl;
+  }
+
+  return changed;
+}
+
+void GVN::getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<void *> &analysisInvalidations) const {
+  // GVN依赖以下分析：
+  // 1. 支配树分析 - 用于检查指令的支配关系，确保替换的安全性
+  analysisDependencies.insert(&DominatorTreeAnalysisPass::ID);
+  
+  // 2. 副作用分析 - 用于判断函数调用是否可以进行GVN
+  analysisDependencies.insert(&SysYSideEffectAnalysisPass::ID);
+
+  // GVN不会使任何分析失效，因为：
+  // - GVN只删除冗余计算，不改变CFG结构
+  // - GVN不修改程序的语义，只是消除重复计算
+  // - 支配关系保持不变
+  // - 副作用分析结果保持不变
+  // analysisInvalidations 保持为空
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "GVN: Declared analysis dependencies (DominatorTree, SideEffectAnalysis)" << std::endl;
+  }
+}
+
+// ======================================================================
+// GVNContext 类的实现 - 重构版本
+// ======================================================================
+
+// 简单的表达式哈希结构
+struct ExpressionKey {
+  enum Type { BINARY, UNARY, LOAD, GEP, CALL } type;
+  int opcode;
+  std::vector<Value*> operands;
+  Type* resultType;
+  
+  bool operator==(const ExpressionKey& other) const {
+    return type == other.type && opcode == other.opcode && 
+           operands == other.operands && resultType == other.resultType;
+  }
+};
+
+struct ExpressionKeyHash {
+  size_t operator()(const ExpressionKey& key) const {
+    size_t hash = std::hash<int>()(static_cast<int>(key.type)) ^ 
+                  std::hash<int>()(key.opcode);
+    for (auto op : key.operands) {
+      hash ^= std::hash<Value*>()(op) + 0x9e3779b9 + (hash << 6) + (hash >> 2);
+    }
+    return hash;
+  }
+};
+
+void GVNContext::run(Function *func, AnalysisManager *AM, bool &changed) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  Starting GVN analysis for function: " << func->getName() << std::endl;
+  }
+
+  // 获取分析结果
+  if (AM) {
+    domTree = AM->getAnalysisResult<DominatorTree, DominatorTreeAnalysisPass>(func);
+    sideEffectAnalysis = AM->getAnalysisResult<SideEffectAnalysisResult, SysYSideEffectAnalysisPass>();
+
+    if (DEBUG) {
+      if (domTree) {
+        std::cout << "    GVN: Using dominator tree analysis" << std::endl;
+      } else {
+        std::cout << "    GVN: Warning - dominator tree analysis not available" << std::endl;
+      }
+      if (sideEffectAnalysis) {
+        std::cout << "    GVN: Using side effect analysis" << std::endl;
+      } else {
+        std::cout << "    GVN: Warning - side effect analysis not available" << std::endl;
+      }
+    }
+  }
+
+  // 清空状态
+  valueToNumber.clear();
+  numberToValue.clear();
+  expressionToNumber.clear();
+  nextValueNumber = 1;
+  visited.clear();
+  rpoBlocks.clear();
+  needRemove.clear();
+
+  // 计算逆后序遍历
+  computeRPO(func);
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Computed RPO with " << rpoBlocks.size() << " blocks" << std::endl;
+  }
+
+  // 按逆后序遍历基本块进行GVN
+  int blockCount = 0;
+  for (auto bb : rpoBlocks) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "    Processing block " << ++blockCount << "/" << rpoBlocks.size() 
+                << ": " << bb->getName() << std::endl;
+    }
+    
+    processBasicBlock(bb, changed);
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Found " << needRemove.size() << " redundant instructions to remove" << std::endl;
+  }
+
+  // 删除冗余指令
+  eliminateRedundantInstructions(changed);
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  GVN analysis completed for function: " << func->getName() << std::endl;
+    std::cout << "    Total values numbered: " << valueToNumber.size() << std::endl;
+    std::cout << "    Instructions eliminated: " << needRemove.size() << std::endl;
+  }
+}
+
+void GVNContext::computeRPO(Function *func) {
+  rpoBlocks.clear();
+  visited.clear();
+
+  auto entry = func->getEntryBlock();
+  if (entry) {
+    dfs(entry);
+    std::reverse(rpoBlocks.begin(), rpoBlocks.end());
+  }
+}
+
+void GVNContext::dfs(BasicBlock *bb) {
+  if (!bb || visited.count(bb)) {
+    return;
+  }
+
+  visited.insert(bb);
+
+  // 访问所有后继基本块
+  for (auto succ : bb->getSuccessors()) {
+    if (visited.find(succ) == visited.end()) {
+      dfs(succ);
+    }
+  }
+
+  rpoBlocks.push_back(bb);
+}
+
+unsigned GVNContext::getValueNumber(Value* value) {
+  // 如果已经有值编号，直接返回
+  auto it = valueToNumber.find(value);
+  if (it != valueToNumber.end()) {
+    return it->second;
+  }
+  
+  // 为新值分配编号
+  return assignValueNumber(value);
+}
+
+unsigned GVNContext::assignValueNumber(Value* value) {
+  unsigned number = nextValueNumber++;
+  valueToNumber[value] = number;
+  numberToValue[number] = value;
+  
+  if (DEBUG >= 2) {
+    std::cout << "            Assigned value number " << number 
+              << " to " << value->getName() << std::endl;
+  }
+  
+  return number;
+}
+
+void GVNContext::processBasicBlock(BasicBlock* bb, bool& changed) {
+  int instCount = 0;
+  for (auto &instPtr : bb->getInstructions()) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "      Processing instruction " << ++instCount 
+                << ": " << instPtr->getName() << std::endl;
+    }
+    
+    if (processInstruction(instPtr.get())) {
+      changed = true;
+    }
+  }
+}
+
+bool GVNContext::processInstruction(Instruction* inst) {
+  // 跳过分支指令和其他不可优化的指令
+  if (inst->isBranch() || dynamic_cast<ReturnInst*>(inst) || 
+      dynamic_cast<AllocaInst*>(inst) || dynamic_cast<StoreInst*>(inst)) {
+    
+    // 如果是store指令，需要使相关的内存值失效
+    if (auto store = dynamic_cast<StoreInst*>(inst)) {
+      invalidateMemoryValues(store);
+    }
+    
+    // 为这些指令分配值编号但不尝试优化
+    getValueNumber(inst);
+    return false;
+  }
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "        Processing optimizable instruction: " << inst->getName() 
+              << " (kind: " << static_cast<int>(inst->getKind()) << ")" << std::endl;
+  }
+  
+  // 构建表达式键
+  std::string exprKey = buildExpressionKey(inst);
+  if (exprKey.empty()) {
+    // 不可优化的指令，只分配值编号
+    getValueNumber(inst);
+    return false;
+  }
+  
+  if (DEBUG >= 2) {
+    std::cout << "          Expression key: " << exprKey << std::endl;
+  }
+  
+  // 查找已存在的等价值
+  Value* existing = findExistingValue(exprKey, inst);
+  if (existing && existing != inst) {
+    // 检查支配关系
+    if (auto existingInst = dynamic_cast<Instruction*>(existing)) {
+      if (dominates(existingInst, inst)) {
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "        GVN: Replacing " << inst->getName() 
+                    << " with existing " << existing->getName() << std::endl;
+        }
+        
+        // 用已存在的值替换当前指令
+        inst->replaceAllUsesWith(existing);
+        needRemove.insert(inst);
+        
+        // 将当前指令的值编号指向已存在的值
+        unsigned existingNumber = getValueNumber(existing);
+        valueToNumber[inst] = existingNumber;
+        
+        return true;
+      } else {
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "          Found equivalent but dominance check failed" << std::endl;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 没有找到等价值，为这个表达式分配新的值编号
+  unsigned number = assignValueNumber(inst);
+  expressionToNumber[exprKey] = number;
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "        Instruction " << inst->getName() << " is unique" << std::endl;
+  }
+  
+  return false;
+}
+
+std::string GVNContext::buildExpressionKey(Instruction* inst) {
+  std::ostringstream oss;
+  
+  if (auto binary = dynamic_cast<BinaryInst*>(inst)) {
+    oss << "binary_" << static_cast<int>(binary->getKind()) << "_";
+    oss << getValueNumber(binary->getLhs()) << "_" << getValueNumber(binary->getRhs());
+    
+    // 对于可交换操作，确保操作数顺序一致
+    if (binary->isCommutative()) {
+      unsigned lhsNum = getValueNumber(binary->getLhs());
+      unsigned rhsNum = getValueNumber(binary->getRhs());
+      if (lhsNum > rhsNum) {
+        oss.str("");
+        oss << "binary_" << static_cast<int>(binary->getKind()) << "_";
+        oss << rhsNum << "_" << lhsNum;
+      }
+    }
+  } else if (auto unary = dynamic_cast<UnaryInst*>(inst)) {
+    oss << "unary_" << static_cast<int>(unary->getKind()) << "_";
+    oss << getValueNumber(unary->getOperand());
+  } else if (auto gep = dynamic_cast<GetElementPtrInst*>(inst)) {
+    oss << "gep_" << getValueNumber(gep->getBasePointer());
+    for (unsigned i = 0; i < gep->getNumIndices(); ++i) {
+      oss << "_" << getValueNumber(gep->getIndex(i));
+    }
+  } else if (auto load = dynamic_cast<LoadInst*>(inst)) {
+    oss << "load_" << getValueNumber(load->getPointer());
+    oss << "_" << reinterpret_cast<uintptr_t>(load->getType()); // 类型区分
+  } else if (auto call = dynamic_cast<CallInst*>(inst)) {
+    // 只为无副作用的函数调用建立表达式
+    if (sideEffectAnalysis && sideEffectAnalysis->isPureFunction(call->getCallee())) {
+      oss << "call_" << call->getCallee()->getName();
+      for (size_t i = 1; i < call->getNumOperands(); ++i) { // 跳过函数指针
+        oss << "_" << getValueNumber(call->getOperand(i));
+      }
+    } else {
+      return ""; // 有副作用的函数调用不可优化
+    }
+  } else {
+    return ""; // 不支持的指令类型
+  }
+  
+  return oss.str();
+}
+
+Value* GVNContext::findExistingValue(const std::string& exprKey, Instruction* inst) {
+  auto it = expressionToNumber.find(exprKey);
+  if (it != expressionToNumber.end()) {
+    unsigned number = it->second;
+    auto valueIt = numberToValue.find(number);
+    if (valueIt != numberToValue.end()) {
+      Value* existing = valueIt->second;
+      
+      // 对于load指令，需要额外检查内存安全性
+      if (auto loadInst = dynamic_cast<LoadInst*>(inst)) {
+        if (auto existingLoad = dynamic_cast<LoadInst*>(existing)) {
+          if (!isMemorySafe(existingLoad, loadInst)) {
+            return nullptr;
+          }
+        }
+      }
+      
+      return existing;
+    }
+  }
+  return nullptr;
+}
+
+bool GVNContext::dominates(Instruction* a, Instruction* b) {
+  auto aBB = a->getParent();
+  auto bBB = b->getParent();
+  
+  // 同一基本块内的情况
+  if (aBB == bBB) {
+    auto &insts = aBB->getInstructions();
+    auto aIt = std::find_if(insts.begin(), insts.end(), 
+                           [a](const auto &ptr) { return ptr.get() == a; });
+    auto bIt = std::find_if(insts.begin(), insts.end(),
+                           [b](const auto &ptr) { return ptr.get() == b; });
+    
+    if (aIt == insts.end() || bIt == insts.end()) {
+      return false;
+    }
+    
+    return std::distance(insts.begin(), aIt) < std::distance(insts.begin(), bIt);
+  }
+  
+  // 不同基本块的情况，使用支配树
+  if (domTree) {
+    auto dominators = domTree->getDominators(bBB);
+    return dominators && dominators->count(aBB);
+  }
+  
+  return false; // 保守做法
+}
+
+bool GVNContext::isMemorySafe(LoadInst* earlierLoad, LoadInst* laterLoad) {
+  // 检查两个load是否访问相同的内存位置
+  unsigned earlierPtr = getValueNumber(earlierLoad->getPointer());
+  unsigned laterPtr = getValueNumber(laterLoad->getPointer());
+  
+  if (earlierPtr != laterPtr) {
+    return false; // 不同的内存位置
+  }
+  
+  // 检查类型是否匹配
+  if (earlierLoad->getType() != laterLoad->getType()) {
+    return false;
+  }
+  
+  // 简单情况：如果在同一个基本块且没有中间的store，则安全
+  auto earlierBB = earlierLoad->getParent();
+  auto laterBB = laterLoad->getParent();
+  
+  if (earlierBB != laterBB) {
+    // 跨基本块的情况需要更复杂的分析，暂时保守处理
+    return false;
+  }
+  
+  // 同一基本块内检查是否有中间的store
+  auto &insts = earlierBB->getInstructions();
+  auto earlierIt = std::find_if(insts.begin(), insts.end(),
+                               [earlierLoad](const auto &ptr) { return ptr.get() == earlierLoad; });
+  auto laterIt = std::find_if(insts.begin(), insts.end(),
+                              [laterLoad](const auto &ptr) { return ptr.get() == laterLoad; });
+  
+  if (earlierIt == insts.end() || laterIt == insts.end()) {
+    return false;
+  }
+  
+  // 确保earlierLoad真的在laterLoad之前
+  if (std::distance(insts.begin(), earlierIt) >= std::distance(insts.begin(), laterIt)) {
+    return false;
+  }
+  
+  // 检查中间是否有store指令修改了相同的内存位置
+  for (auto it = std::next(earlierIt); it != laterIt; ++it) {
+    if (auto store = dynamic_cast<StoreInst*>(it->get())) {
+      unsigned storePtr = getValueNumber(store->getPointer());
+      if (storePtr == earlierPtr) {
+        return false; // 找到中间的store
+      }
+    }
+    
+    // 检查函数调用是否可能修改内存
+    if (auto call = dynamic_cast<CallInst*>(it->get())) {
+      if (sideEffectAnalysis && !sideEffectAnalysis->isPureFunction(call->getCallee())) {
+        // 保守处理：有副作用的函数可能修改内存
+        return false;
+      }
+    }
+  }
+  
+  return true; // 安全
+}
+
+void GVNContext::invalidateMemoryValues(StoreInst* store) {
+  unsigned storePtr = getValueNumber(store->getPointer());
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "        Invalidating memory values affected by store" << std::endl;
+  }
+  
+  // 找到所有可能被这个store影响的load表达式
+  std::vector<std::string> toRemove;
+  
+  for (auto& [exprKey, number] : expressionToNumber) {
+    if (exprKey.find("load_" + std::to_string(storePtr)) == 0) {
+      toRemove.push_back(exprKey);
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "          Invalidating expression: " << exprKey << std::endl;
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 移除失效的表达式
+  for (const auto& key : toRemove) {
+    expressionToNumber.erase(key);
+  }
+}
+
+void GVNContext::eliminateRedundantInstructions(bool& changed) {
+  int removeCount = 0;
+  for (auto inst : needRemove) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "    Removing redundant instruction " << ++removeCount 
+                << "/" << needRemove.size() << ": " << inst->getName() << std::endl;
+    }
+    
+    // 删除指令前先断开所有使用关系
+    // inst->replaceAllUsesWith 已在 processInstruction 中调用
+    SysYIROptUtils::usedelete(inst);
+    changed = true;
+  }
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Optimize/InductionVariableElimination.cpp

@@ -0,0 +1,916 @@
+#include "InductionVariableElimination.h"
+#include "LoopCharacteristics.h"
+#include "Loop.h"
+#include "Dom.h"
+#include "SideEffectAnalysis.h"
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include "SysYIROptUtils.h"
+#include <iostream>
+#include <algorithm>
+
+// 使用全局调试开关
+extern int DEBUG;
+
+namespace sysy {
+
+// 定义 Pass 的唯一 ID
+void *InductionVariableElimination::ID = (void *)&InductionVariableElimination::ID;
+
+bool InductionVariableElimination::runOnFunction(Function* F, AnalysisManager& AM) {
+  if (F->getBasicBlocks().empty()) {
+    return false; // 空函数
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "Running InductionVariableElimination on function: " << F->getName() << std::endl;
+  }
+
+  // 创建优化上下文并运行
+  InductionVariableEliminationContext context;
+  bool modified = context.run(F, AM);
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "InductionVariableElimination " << (modified ? "modified" : "did not modify") 
+              << " function: " << F->getName() << std::endl;
+  }
+
+  return modified;
+}
+
+void InductionVariableElimination::getAnalysisUsage(std::set<void*>& analysisDependencies, 
+                                                   std::set<void*>& analysisInvalidations) const {
+  // 依赖的分析
+  analysisDependencies.insert(&LoopAnalysisPass::ID);
+  analysisDependencies.insert(&LoopCharacteristicsPass::ID);
+  analysisDependencies.insert(&DominatorTreeAnalysisPass::ID);
+  analysisDependencies.insert(&SysYSideEffectAnalysisPass::ID);
+  analysisDependencies.insert(&SysYAliasAnalysisPass::ID);
+  
+  // 会使失效的分析（归纳变量消除会修改IR结构）
+  analysisInvalidations.insert(&LoopCharacteristicsPass::ID);
+  // 注意：支配树分析通常不会因为归纳变量消除而失效，因为我们不改变控制流
+}
+
+// ========== InductionVariableEliminationContext 实现 ==========
+
+bool InductionVariableEliminationContext::run(Function* F, AnalysisManager& AM) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  Starting induction variable elimination analysis..." << std::endl;
+  }
+
+  // 获取必要的分析结果
+  loopAnalysis = AM.getAnalysisResult<LoopAnalysisResult, LoopAnalysisPass>(F);
+  if (!loopAnalysis || !loopAnalysis->hasLoops()) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  No loops found, skipping induction variable elimination" << std::endl;
+    }
+    return false;
+  }
+
+  loopCharacteristics = AM.getAnalysisResult<LoopCharacteristicsResult, LoopCharacteristicsPass>(F);
+  if (!loopCharacteristics) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  LoopCharacteristics analysis not available" << std::endl;
+    }
+    return false;
+  }
+
+  dominatorTree = AM.getAnalysisResult<DominatorTree, DominatorTreeAnalysisPass>(F);
+  if (!dominatorTree) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  DominatorTree analysis not available" << std::endl;
+    }
+    return false;
+  }
+
+  sideEffectAnalysis = AM.getAnalysisResult<SideEffectAnalysisResult, SysYSideEffectAnalysisPass>();
+  if (!sideEffectAnalysis) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  SideEffectAnalysis not available, using conservative approach" << std::endl;
+    }
+    // 可以继续执行，但会使用更保守的策略
+  } else {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  Using SideEffectAnalysis for safety checks" << std::endl;
+    }
+  }
+
+  aliasAnalysis = AM.getAnalysisResult<AliasAnalysisResult, SysYAliasAnalysisPass>(F);
+  if (!aliasAnalysis) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  AliasAnalysis not available, using conservative approach" << std::endl;
+    }
+    // 可以继续执行，但会使用更保守的策略
+  } else {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  Using AliasAnalysis for memory safety checks" << std::endl;
+    }
+  }
+
+  // 执行三个阶段的优化
+  
+  // 阶段1：识别死归纳变量
+  identifyDeadInductionVariables(F);
+  
+  if (deadIVs.empty()) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  No dead induction variables found" << std::endl;
+    }
+    return false;
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  Found " << deadIVs.size() << " potentially dead induction variables" << std::endl;
+  }
+
+  // 阶段2：分析安全性
+  analyzeSafetyForElimination();
+
+  // 阶段3：执行消除
+  bool modified = performInductionVariableElimination();
+
+  if (DEBUG) {
+    printDebugInfo();
+  }
+
+  return modified;
+}
+
+void InductionVariableEliminationContext::identifyDeadInductionVariables(Function* F) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  === Phase 1: Identifying Dead Induction Variables ===" << std::endl;
+  }
+
+  // 遍历所有循环
+  for (const auto& loop_ptr : loopAnalysis->getAllLoops()) {
+    Loop* loop = loop_ptr.get();
+    
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "    Analyzing loop: " << loop->getName() << std::endl;
+    }
+
+    // 获取循环特征
+    const LoopCharacteristics* characteristics = loopCharacteristics->getCharacteristics(loop);
+    if (!characteristics) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "      No characteristics available for loop" << std::endl;
+      }
+      continue;
+    }
+
+    if (characteristics->InductionVars.empty()) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "      No induction variables found in loop" << std::endl;
+      }
+      continue;
+    }
+
+    // 检查每个归纳变量是否为死归纳变量
+    for (const auto& iv : characteristics->InductionVars) {
+      auto deadIV = isDeadInductionVariable(iv.get(), loop);
+      if (deadIV) {
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "      Found potential dead IV: %" << deadIV->phiInst->getName() << std::endl;
+        }
+        
+        // 添加到候选项列表
+        loopToDeadIVs[loop].push_back(deadIV.get());
+        deadIVs.push_back(std::move(deadIV));
+      }
+    }
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  === End Phase 1: Found " << deadIVs.size() << " candidates ===" << std::endl;
+  }
+}
+
+std::unique_ptr<DeadInductionVariable> 
+InductionVariableEliminationContext::isDeadInductionVariable(const InductionVarInfo* iv, Loop* loop) {
+  // 获取 phi 指令
+  auto* phiInst = dynamic_cast<PhiInst*>(iv->div);
+  if (!phiInst) {
+    return nullptr; // 不是 phi 指令
+  }
+
+  // 新的逻辑：递归分析整个use-def链，判断是否有真实的使用
+  if (!isPhiInstructionDeadRecursively(phiInst, loop)) {
+    return nullptr; // 有真实的使用，不能删除
+  }
+
+  // 创建死归纳变量信息
+  auto deadIV = std::make_unique<DeadInductionVariable>(phiInst, loop);
+  deadIV->relatedInsts = collectRelatedInstructions(phiInst, loop);
+  
+  return deadIV;
+}
+
+// 递归分析phi指令及其使用链是否都是死代码
+bool InductionVariableEliminationContext::isPhiInstructionDeadRecursively(PhiInst* phiInst, Loop* loop) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "      递归分析归纳变量 " << phiInst->getName() << " 的完整使用链" << std::endl;
+  }
+
+  // 使用访问集合避免无限递归
+  std::set<Instruction*> visitedInstructions;
+  std::set<Instruction*> currentPath; // 用于检测循环依赖
+  
+  // 核心逻辑：递归分析使用链，寻找任何"逃逸点"
+  return isInstructionUseChainDeadRecursively(phiInst, loop, visitedInstructions, currentPath);
+}
+
+// 递归分析指令的使用链是否都是死代码
+bool InductionVariableEliminationContext::isInstructionUseChainDeadRecursively(
+    Instruction* inst, Loop* loop, 
+    std::set<Instruction*>& visited, 
+    std::set<Instruction*>& currentPath) {
+  
+  if (DEBUG && visited.size() < 10) { // 限制debug输出
+    std::cout << "        分析指令 " << inst->getName() << " (" << inst->getKindString() << ")" << std::endl;
+  }
+  
+  // 避免无限递归
+  if (currentPath.count(inst) > 0) {
+    // 发现循环依赖，这在归纳变量中是正常的，继续分析其他路径
+    if (DEBUG && visited.size() < 10) {
+      std::cout << "          发现循环依赖，继续分析其他路径" << std::endl;
+    }
+    return true; // 循环依赖本身不是逃逸点
+  }
+  
+  if (visited.count(inst) > 0) {
+    // 已经分析过这个指令
+    return true; // 假设之前的分析是正确的
+  }
+  
+  visited.insert(inst);
+  currentPath.insert(inst);
+  
+  // 1. 检查是否有副作用（逃逸点）
+  if (sideEffectAnalysis && sideEffectAnalysis->hasSideEffect(inst)) {
+    if (DEBUG && visited.size() < 10) {
+      std::cout << "          指令有副作用，是逃逸点" << std::endl;
+    }
+    currentPath.erase(inst);
+    return false; // 有副作用的指令是逃逸点
+  }
+  
+  // 1.5. 特殊检查：控制流指令永远不是死代码
+  auto instKind = inst->getKind();
+  if (instKind == Instruction::Kind::kCondBr || 
+      instKind == Instruction::Kind::kBr ||
+      instKind == Instruction::Kind::kReturn) {
+    if (DEBUG && visited.size() < 10) {
+      std::cout << "          控制流指令，是逃逸点" << std::endl;
+    }
+    currentPath.erase(inst);
+    return false; // 控制流指令是逃逸点
+  }
+  
+  // 2. 检查指令的所有使用
+  bool allUsesAreDead = true;
+  for (auto use : inst->getUses()) {
+    auto user = use->getUser();
+    auto* userInst = dynamic_cast<Instruction*>(user);
+    
+    if (!userInst) {
+      // 被非指令使用（如函数返回值），是逃逸点
+      if (DEBUG && visited.size() < 10) {
+        std::cout << "          被非指令使用，是逃逸点" << std::endl;
+      }
+      allUsesAreDead = false;
+      break;
+    }
+    
+    // 检查使用是否在循环外（逃逸点）
+    if (!loop->contains(userInst->getParent())) {
+      if (DEBUG && visited.size() < 10) {
+        std::cout << "          在循环外被 " << userInst->getName() << " 使用，是逃逸点" << std::endl;
+      }
+      allUsesAreDead = false;
+      break;
+    }
+    
+    // 特殊检查：如果使用者是循环的退出条件，需要进一步分析
+    // 对于用于退出条件的归纳变量，需要更谨慎的处理
+    if (isUsedInLoopExitCondition(userInst, loop)) {
+      // 修复逻辑：用于循环退出条件的归纳变量通常不应该被消除
+      // 除非整个循环都可以被证明是完全无用的（这需要更复杂的分析）
+      if (DEBUG && visited.size() < 10) {
+        std::cout << "          被用于循环退出条件，是逃逸点（避免破坏循环语义）" << std::endl;
+      }
+      allUsesAreDead = false;
+      break;
+    }
+    
+    // 递归分析使用者的使用链
+    if (!isInstructionUseChainDeadRecursively(userInst, loop, visited, currentPath)) {
+      allUsesAreDead = false;
+      break; // 找到逃逸点，不需要继续分析
+    }
+  }
+  
+  currentPath.erase(inst);
+  
+  if (allUsesAreDead && DEBUG && visited.size() < 10) {
+    std::cout << "          指令 " << inst->getName() << " 的所有使用都是死代码" << std::endl;
+  }
+  
+  return allUsesAreDead;
+}
+
+// 检查循环是否有副作用
+bool InductionVariableEliminationContext::loopHasSideEffects(Loop* loop) {
+  // 遍历循环中的所有指令，检查是否有副作用
+  for (BasicBlock* bb : loop->getBlocks()) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      Instruction* instPtr = inst.get();
+      
+      // 使用副作用分析（如果可用）
+      if (sideEffectAnalysis && sideEffectAnalysis->hasSideEffect(instPtr)) {
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "          循环中发现有副作用的指令: " << instPtr->getName() << std::endl;
+        }
+        return true;
+      }
+      
+      // 如果没有副作用分析，使用保守的判断
+      if (!sideEffectAnalysis) {
+        auto kind = instPtr->getKind();
+        // 这些指令通常有副作用
+        if (kind == Instruction::Kind::kCall ||
+            kind == Instruction::Kind::kStore ||
+            kind == Instruction::Kind::kReturn) {
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "          循环中发现潜在有副作用的指令: " << instPtr->getName() << std::endl;
+          }
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 重要修复：检查是否为嵌套循环的外层循环
+  // 如果当前循环包含其他循环，那么它有潜在的副作用
+  for (const auto& loop_ptr : loopAnalysis->getAllLoops()) {
+    Loop* otherLoop = loop_ptr.get();
+    if(loopAnalysis->getLowestCommonAncestor(otherLoop, loop) == loop) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "          循环 " << loop->getName() << " 是其他循环的外层循环，视为有副作用" << std::endl;
+      }
+      return true; // 外层循环被视为有副作用
+    }
+    // if (otherLoop != loop && loop->contains(otherLoop->getHeader())) {
+    //   if (DEBUG) {
+    //     std::cout << "          循环 " << loop->getName() << " 包含子循环 " << otherLoop->getName() << "，视为有副作用" << std::endl;
+    //   }
+    //   return true; // 包含子循环的外层循环被视为有副作用
+    // }
+  }
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "          循环 " << loop->getName() << " 无副作用" << std::endl;
+  }
+  return false; // 循环无副作用
+}
+
+// 检查指令是否被用于循环退出条件
+bool InductionVariableEliminationContext::isUsedInLoopExitCondition(Instruction* inst, Loop* loop) {
+  // 检查指令是否被循环的退出条件使用
+  for (BasicBlock* exitingBB : loop->getExitingBlocks()) {
+    auto terminatorIt = exitingBB->terminator();
+    if (terminatorIt != exitingBB->end()) {
+      Instruction* terminator = terminatorIt->get();
+      if (terminator) {
+        // 检查终结指令的操作数
+        for (size_t i = 0; i < terminator->getNumOperands(); ++i) {
+          if (terminator->getOperand(i) == inst) {
+            if (DEBUG) {
+              std::cout << "          指令 " << inst->getName() << " 用于循环退出条件" << std::endl;
+            }
+            return true;
+          }
+        }
+        
+        // 对于条件分支，还需要检查条件指令的操作数
+        if (terminator->getKind() == Instruction::Kind::kCondBr) {
+          auto* condBr = dynamic_cast<CondBrInst*>(terminator);
+          if (condBr) {
+            Value* condition = condBr->getCondition();
+            if (condition == inst) {
+              if (DEBUG) {
+                std::cout << "          指令 " << inst->getName() << " 是循环条件" << std::endl;
+              }
+              return true;
+            }
+            
+            // 递归检查条件指令的操作数（比如比较指令）
+            auto* condInst = dynamic_cast<Instruction*>(condition);
+            if (condInst) {
+              for (size_t i = 0; i < condInst->getNumOperands(); ++i) {
+                if (condInst->getOperand(i) == inst) {
+                  if (DEBUG) {
+                    std::cout << "          指令 " << inst->getName() << " 用于循环条件的操作数" << std::endl;
+                  }
+                  return true;
+                }
+              }
+            }
+          }
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  return false;
+}
+
+
+// 检查指令的结果是否未被有效使用
+bool InductionVariableEliminationContext::isInstructionResultUnused(Instruction* inst, Loop* loop) {
+  // 检查指令的所有使用
+  if (inst->getUses().empty()) {
+    return true; // 没有使用，肯定是未使用
+  }
+  
+  for (auto use : inst->getUses()) {
+    auto user = use->getUser();
+    auto* userInst = dynamic_cast<Instruction*>(user);
+    
+    if (!userInst) {
+      return false; // 被非指令使用，认为是有效使用
+    }
+    
+    // 如果在循环外被使用，认为是有效使用
+    if (!loop->contains(userInst->getParent())) {
+      return false;
+    }
+    
+    // 递归检查使用这个结果的指令是否也是死代码
+    // 为了避免无限递归，限制递归深度
+    if (!isInstructionEffectivelyDead(userInst, loop, 3)) {
+      return false; // 存在有效使用
+    }
+  }
+  
+  return true; // 所有使用都是无效的
+}
+
+// 检查store指令是否存储到死地址（利用别名分析）
+bool InductionVariableEliminationContext::isStoreToDeadLocation(StoreInst* store, Loop* loop) {
+  if (!aliasAnalysis) {
+    return false; // 没有别名分析，保守返回false
+  }
+  
+  Value* storePtr = store->getPointer();
+  
+  // 检查是否存储到局部临时变量且该变量在循环外不被读取
+  const MemoryLocation* memLoc = aliasAnalysis->getMemoryLocation(storePtr);
+  if (!memLoc) {
+    return false; // 无法确定内存位置
+  }
+  
+  // 如果是局部数组且只在循环内被访问
+  if (memLoc->isLocalArray) {
+    // 检查该内存位置是否在循环外被读取
+    for (auto* accessInst : memLoc->accessInsts) {
+      if (accessInst->getKind() == Instruction::Kind::kLoad) {
+        if (!loop->contains(accessInst->getParent())) {
+          return false; // 在循环外被读取，不是死存储
+        }
+      }
+    }
+    
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "            存储到局部数组且仅在循环内访问" << std::endl;
+    }
+    return true; // 存储到仅循环内访问的局部数组
+  }
+  
+  return false;
+}
+
+// 检查指令是否有效死代码（带递归深度限制）
+bool InductionVariableEliminationContext::isInstructionEffectivelyDead(Instruction* inst, Loop* loop, int maxDepth) {
+  if (maxDepth <= 0) {
+    return false; // 达到递归深度限制，保守返回false
+  }
+  
+  // 利用副作用分析
+  if (sideEffectAnalysis && sideEffectAnalysis->hasSideEffect(inst)) {
+    return false; // 有副作用的指令不是死代码
+  }
+  
+  // 检查特殊指令类型
+  switch (inst->getKind()) {
+    case Instruction::Kind::kStore:
+      // Store指令可能是死存储
+      return isStoreToDeadLocation(dynamic_cast<StoreInst*>(inst), loop);
+    
+    case Instruction::Kind::kCall:
+      // 函数调用通常有副作用
+      if (sideEffectAnalysis) {
+        return !sideEffectAnalysis->hasSideEffect(inst);
+      }
+      return false; // 保守地认为函数调用有效果
+    
+    case Instruction::Kind::kReturn:
+    case Instruction::Kind::kBr:
+    case Instruction::Kind::kCondBr:
+      // 控制流指令不是死代码
+      return false;
+    
+    default:
+      // 其他指令检查其使用是否有效
+      break;
+  }
+  
+  // 检查指令的使用
+  if (inst->getUses().empty()) {
+    return true; // 没有使用的纯指令是死代码
+  }
+  
+  // 递归检查所有使用
+  for (auto use : inst->getUses()) {
+    auto user = use->getUser();
+    auto* userInst = dynamic_cast<Instruction*>(user);
+    
+    if (!userInst) {
+      return false; // 被非指令使用
+    }
+    
+    if (!loop->contains(userInst->getParent())) {
+      return false; // 在循环外被使用
+    }
+    
+    // 递归检查使用者
+    if (!isInstructionEffectivelyDead(userInst, loop, maxDepth - 1)) {
+      return false; // 存在有效使用
+    }
+  }
+  
+  return true; // 所有使用都是死代码
+}
+
+// 原有的函数保持兼容，但现在使用增强的死代码分析
+bool InductionVariableEliminationContext::isInstructionDeadOrInternalOnly(Instruction* inst, Loop* loop) {
+  return isInstructionEffectivelyDead(inst, loop, 5);
+}
+
+// 检查store指令是否有后续的load操作
+bool InductionVariableEliminationContext::hasSubsequentLoad(StoreInst* store, Loop* loop) {
+  if (!aliasAnalysis) {
+    // 没有别名分析，保守地假设有后续读取
+    return true;
+  }
+  
+  Value* storePtr = store->getPointer();
+  const MemoryLocation* storeLoc = aliasAnalysis->getMemoryLocation(storePtr);
+  
+  if (!storeLoc) {
+    // 无法确定内存位置，保守处理
+    return true;
+  }
+  
+  // 在循环中和循环后查找对同一位置的load操作
+  std::vector<BasicBlock*> blocksToCheck;
+  
+  // 添加循环内的所有基本块
+  for (auto* bb : loop->getBlocks()) {
+    blocksToCheck.push_back(bb);
+  }
+  
+  // 添加循环的退出块
+  auto exitBlocks = loop->getExitBlocks();
+  for (auto* exitBB : exitBlocks) {
+    blocksToCheck.push_back(exitBB);
+  }
+  
+  // 搜索load操作
+  for (auto* bb : blocksToCheck) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (inst->getKind() == Instruction::Kind::kLoad) {
+        LoadInst* loadInst = static_cast<LoadInst*>(inst.get());
+        Value* loadPtr = loadInst->getPointer();
+        const MemoryLocation* loadLoc = aliasAnalysis->getMemoryLocation(loadPtr);
+        
+        if (loadLoc && aliasAnalysis->queryAlias(storePtr, loadPtr) != AliasType::NO_ALIAS) {
+          // 找到可能读取同一位置的load操作
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "            找到后续load操作: " << loadInst->getName() << std::endl;
+          }
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 检查是否通过函数调用间接访问
+  for (auto* bb : blocksToCheck) {
+    for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+      if (inst->getKind() == Instruction::Kind::kCall) {
+        CallInst* callInst = static_cast<CallInst*>(inst.get());
+        if (callInst && sideEffectAnalysis && sideEffectAnalysis->hasSideEffect(callInst)) {
+          // 函数调用可能间接读取内存
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "            函数调用可能读取内存: " << callInst->getName() << std::endl;
+          }
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "            未找到后续load操作" << std::endl;
+  }
+  return false; // 没有找到后续读取
+}
+
+// 检查指令是否在循环外有使用
+bool InductionVariableEliminationContext::hasUsageOutsideLoop(Instruction* inst, Loop* loop) {
+  for (auto use : inst->getUses()) {
+    auto user = use->getUser();
+    auto* userInst = dynamic_cast<Instruction*>(user);
+    
+    if (!userInst) {
+      // 被非指令使用，可能在循环外
+      return true;
+    }
+    
+    if (!loop->contains(userInst->getParent())) {
+      // 在循环外被使用
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "            指令 " << inst->getName() << " 在循环外被 " 
+                  << userInst->getName() << " 使用" << std::endl;
+      }
+      return true;
+    }
+  }
+  
+  return false; // 没有循环外使用
+}
+
+// 检查store指令是否在循环外有后续的load操作
+bool InductionVariableEliminationContext::hasSubsequentLoadOutsideLoop(StoreInst* store, Loop* loop) {
+  if (!aliasAnalysis) {
+    // 没有别名分析，保守地假设有后续读取
+    return true;
+  }
+  
+  Value* storePtr = store->getPointer();
+  
+  // 检查循环的退出块及其后继
+  auto exitBlocks = loop->getExitBlocks();
+  std::set<BasicBlock*> visitedBlocks;
+  
+  for (auto* exitBB : exitBlocks) {
+    if (hasLoadInSubtree(exitBB, storePtr, visitedBlocks)) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "            找到循环外的后续load操作" << std::endl;
+      }
+      return true;
+    }
+  }
+  
+  return false; // 没有找到循环外的后续读取
+}
+
+// 递归检查基本块子树中是否有对指定位置的load操作
+bool InductionVariableEliminationContext::hasLoadInSubtree(BasicBlock* bb, Value* ptr, std::set<BasicBlock*>& visited) {
+  if (visited.count(bb) > 0) {
+    return false; // 已经访问过，避免无限循环
+  }
+  visited.insert(bb);
+  
+  // 检查当前基本块中的指令
+  for (auto& inst : bb->getInstructions()) {
+    if (inst->getKind() == Instruction::Kind::kLoad) {
+      LoadInst* loadInst = static_cast<LoadInst*>(inst.get());
+      if (aliasAnalysis && aliasAnalysis->queryAlias(ptr, loadInst->getPointer()) != AliasType::NO_ALIAS) {
+        return true; // 找到了对相同或别名位置的load
+      }
+    } else if (inst->getKind() == Instruction::Kind::kCall) {
+      // 函数调用可能间接读取内存
+      CallInst* callInst = static_cast<CallInst*>(inst.get());
+      if (sideEffectAnalysis && sideEffectAnalysis->hasSideEffect(callInst)) {
+        return true; // 保守地认为函数调用可能读取内存
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 递归检查后继基本块（限制深度以避免过度搜索）
+  static int searchDepth = 0;
+  if (searchDepth < 10) { // 限制搜索深度
+    searchDepth++;
+    for (auto* succ : bb->getSuccessors()) {
+      if (hasLoadInSubtree(succ, ptr, visited)) {
+        searchDepth--;
+        return true;
+      }
+    }
+    searchDepth--;
+  }
+  
+  return false;
+}
+
+std::vector<Instruction*> InductionVariableEliminationContext::collectRelatedInstructions(
+    PhiInst* phiInst, Loop* loop) {
+  std::vector<Instruction*> relatedInsts;
+  
+  // 收集所有与该归纳变量相关的指令
+  for (auto use : phiInst->getUses()) {
+    auto user = use->getUser();
+    auto* userInst = dynamic_cast<Instruction*>(user);
+    
+    if (userInst && loop->contains(userInst->getParent())) {
+      relatedInsts.push_back(userInst);
+    }
+  }
+  
+  return relatedInsts;
+}
+
+void InductionVariableEliminationContext::analyzeSafetyForElimination() {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  === Phase 2: Analyzing Safety for Elimination ===" << std::endl;
+  }
+
+  // 为每个死归纳变量检查消除的安全性
+  for (auto& deadIV : deadIVs) {
+    bool isSafe = isSafeToEliminate(deadIV.get());
+    deadIV->canEliminate = isSafe;
+    
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "    Dead IV " << deadIV->phiInst->getName() 
+                << ": " << (isSafe ? "SAFE" : "UNSAFE") << " to eliminate" << std::endl;
+    }
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    size_t safeCount = 0;
+    for (const auto& deadIV : deadIVs) {
+      if (deadIV->canEliminate) safeCount++;
+    }
+    std::cout << "  === End Phase 2: " << safeCount << " of " << deadIVs.size() 
+              << " variables are safe to eliminate ===" << std::endl;
+  }
+}
+
+bool InductionVariableEliminationContext::isSafeToEliminate(const DeadInductionVariable* deadIV) {
+  // 1. 确保归纳变量在循环头
+  if (deadIV->phiInst->getParent() != deadIV->containingLoop->getHeader()) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "      Unsafe: phi not in loop header" << std::endl;
+    }
+    return false;
+  }
+  
+  // 2. 确保相关指令都在循环内
+  for (auto* inst : deadIV->relatedInsts) {
+    if (!deadIV->containingLoop->contains(inst->getParent())) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "      Unsafe: related instruction outside loop" << std::endl;
+      }
+      return false;
+    }
+  }
+  
+  // 3. 确保没有副作用
+  for (auto* inst : deadIV->relatedInsts) {
+    if (sideEffectAnalysis) {
+      // 使用副作用分析进行精确检查
+      if (sideEffectAnalysis->hasSideEffect(inst)) {
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "      Unsafe: related instruction " << inst->getName() 
+                    << " has side effects" << std::endl;
+        }
+        return false;
+      }
+    } else {
+      // 没有副作用分析时使用保守策略：只允许基本算术运算
+      auto kind = inst->getKind();
+      if (kind != Instruction::Kind::kAdd && 
+          kind != Instruction::Kind::kSub &&
+          kind != Instruction::Kind::kMul) {
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "      Unsafe: related instruction may have side effects (conservative)" << std::endl;
+        }
+        return false;
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 4. 确保不影响循环的退出条件
+  for (BasicBlock* exitingBB : deadIV->containingLoop->getExitingBlocks()) {
+    auto terminatorIt = exitingBB->terminator();
+    if (terminatorIt != exitingBB->end()) {
+      Instruction* terminator = terminatorIt->get();
+      if (terminator) {
+        for (size_t i = 0; i < terminator->getNumOperands(); ++i) {
+          if (terminator->getOperand(i) == deadIV->phiInst) {
+            if (DEBUG) {
+              std::cout << "      Unsafe: phi used in loop exit condition" << std::endl;
+            }
+            return false;
+          }
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  return true;
+}
+
+bool InductionVariableEliminationContext::performInductionVariableElimination() {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  === Phase 3: Performing Induction Variable Elimination ===" << std::endl;
+  }
+
+  bool modified = false;
+
+  for (auto& deadIV : deadIVs) {
+    if (!deadIV->canEliminate) {
+      continue;
+    }
+
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "    Eliminating dead IV: " << deadIV->phiInst->getName() << std::endl;
+    }
+
+    if (eliminateDeadInductionVariable(deadIV.get())) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "      Successfully eliminated: " << deadIV->phiInst->getName() << std::endl;
+      }
+      modified = true;
+    } else {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "      Failed to eliminate: " << deadIV->phiInst->getName() << std::endl;
+      }
+    }
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "  === End Phase 3: " << (modified ? "Eliminations performed" : "No eliminations") << " ===" << std::endl;
+  }
+
+  return modified;
+}
+
+bool InductionVariableEliminationContext::eliminateDeadInductionVariable(DeadInductionVariable* deadIV) {
+  // 1. 删除所有相关指令
+  for (auto* inst : deadIV->relatedInsts) {
+    auto* bb = inst->getParent();
+    auto it = bb->findInstIterator(inst);
+    if (it != bb->end()) {
+        SysYIROptUtils::usedelete(it);
+    //   bb->getInstructions().erase(it);
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "        Removed related instruction: " << inst->getName() << std::endl;
+      }
+    }
+  }
+
+  // 2. 删除 phi 指令
+  auto* bb = deadIV->phiInst->getParent();
+  auto it = bb->findInstIterator(deadIV->phiInst);
+  if (it != bb->end()) {
+    SysYIROptUtils::usedelete(it);
+    // bb->getInstructions().erase(it);
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "        Removed phi instruction: " << deadIV->phiInst->getName() << std::endl;
+    }
+    return true;
+  }
+
+  return false;
+}
+
+void InductionVariableEliminationContext::printDebugInfo() {
+  if (!DEBUG) return;
+
+  std::cout << "\n=== Induction Variable Elimination Summary ===" << std::endl;
+  std::cout << "Total dead IVs found: " << deadIVs.size() << std::endl;
+  
+  size_t eliminatedCount = 0;
+  for (auto& [loop, loopDeadIVs] : loopToDeadIVs) {
+    size_t loopEliminatedCount = 0;
+    for (auto* deadIV : loopDeadIVs) {
+      if (deadIV->canEliminate) {
+        loopEliminatedCount++;
+        eliminatedCount++;
+      }
+    }
+    
+    if (loopEliminatedCount > 0) {
+      std::cout << "Loop " << loop->getName() << ": " << loopEliminatedCount 
+                << " of " << loopDeadIVs.size() << " IVs eliminated" << std::endl;
+    }
+  }
+  
+  std::cout << "Total eliminated: " << eliminatedCount << " of " << deadIVs.size() << std::endl;
+  std::cout << "=============================================" << std::endl;
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Optimize/LICM.cpp

@@ -0,0 +1,264 @@
+#include "LICM.h"
+#include "IR.h"
+
+extern int DEBUG;
+
+namespace sysy {
+
+void *LICM::ID = (void *)&LICM::ID;
+
+bool LICMContext::run() { return hoistInstructions(); }
+
+bool LICMContext::hoistInstructions() {
+  bool changed = false;
+  BasicBlock *preheader = loop->getPreHeader();
+  if (!preheader || !chars)
+    return false;
+
+  // 1. 先收集所有可外提指令
+  std::unordered_set<Instruction *> workSet(chars->invariantInsts.begin(), chars->invariantInsts.end());
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "LICM: Found " << workSet.size() << " candidate invariant instructions to hoist:" << std::endl;
+    for (auto *inst : workSet) {
+      std::cout << "  - " << inst->getName() << " (kind: " << static_cast<int>(inst->getKind()) 
+                << ", in BB: " << inst->getParent()->getName() << ")" << std::endl;
+    }
+  }
+
+  // 2. 计算每个指令被依赖的次数（入度）
+  std::unordered_map<Instruction *, int> indegree;
+  std::unordered_map<Instruction *, std::vector<Instruction *>> dependencies; // 记录依赖关系
+  std::unordered_map<Instruction *, std::vector<Instruction *>> dependents;   // 记录被依赖关系
+  
+  for (auto *inst : workSet) {
+    indegree[inst] = 0;
+    dependencies[inst] = {};
+    dependents[inst] = {};
+  }
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "LICM: Analyzing dependencies between invariant instructions..." << std::endl;
+  }
+  
+  for (auto *inst : workSet) {
+    for (size_t i = 0; i < inst->getNumOperands(); ++i) {
+      if (auto *dep = dynamic_cast<Instruction *>(inst->getOperand(i))) {
+        if (workSet.count(dep)) {
+          indegree[inst]++;
+          dependencies[inst].push_back(dep);
+          dependents[dep].push_back(inst);
+          
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "  Dependency: " << inst->getName() << " depends on " << dep->getName() << std::endl;
+          }
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "LICM: Initial indegree analysis:" << std::endl;
+    for (auto &[inst, deg] : indegree) {
+      std::cout << "  " << inst->getName() << ": indegree=" << deg;
+      if (deg > 0) {
+        std::cout << ", depends on: ";
+        for (auto *dep : dependencies[inst]) {
+          std::cout << dep->getName() << " ";
+        }
+      }
+      std::cout << std::endl;
+    }
+  }
+
+  // 3. Kahn拓扑排序
+  std::vector<Instruction *> sorted;
+  std::queue<Instruction *> q;
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "LICM: Starting topological sort..." << std::endl;
+  }
+  
+  for (auto &[inst, deg] : indegree) {
+    if (deg == 0) {
+      q.push(inst);
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "  Initial zero-indegree instruction: " << inst->getName() << std::endl;
+      }
+    }
+  }
+  
+  int sortStep = 0;
+  while (!q.empty()) {
+    auto *inst = q.front();
+    q.pop();
+    sorted.push_back(inst);
+    
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "  Step " << (++sortStep) << ": Processing " << inst->getName() << std::endl;
+    }
+    
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "    Reducing indegree of dependents of " << inst->getName() << std::endl;
+    }
+    
+    // 正确的拓扑排序：当处理一个指令时，应该减少其所有使用者（dependents）的入度
+    for (auto *dependent : dependents[inst]) {
+      indegree[dependent]--;
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "      Reducing indegree of " << dependent->getName() << " to " << indegree[dependent] << std::endl;
+      }
+      if (indegree[dependent] == 0) {
+        q.push(dependent);
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "      Adding " << dependent->getName() << " to queue (indegree=0)" << std::endl;
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  // 检查是否全部排序，若未全部排序，打印错误信息
+  // 这可能是因为存在循环依赖或其他问题导致无法完成拓扑排序
+  if (sorted.size() != workSet.size()) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "LICM: Topological sort failed! Sorted " << sorted.size() 
+                << " instructions out of " << workSet.size() << " total." << std::endl;
+      
+      // 找出未被排序的指令（形成循环依赖的指令）
+      std::unordered_set<Instruction *> remaining;
+      for (auto *inst : workSet) {
+        bool found = false;
+        for (auto *sortedInst : sorted) {
+          if (inst == sortedInst) {
+            found = true;
+            break;
+          }
+        }
+        if (!found) {
+          remaining.insert(inst);
+        }
+      }
+      
+      std::cout << "LICM: Instructions involved in dependency cycle:" << std::endl;
+      for (auto *inst : remaining) {
+        std::cout << "  - " << inst->getName() << " (indegree=" << indegree[inst] << ")" << std::endl;
+        std::cout << "    Dependencies within cycle: ";
+        for (auto *dep : dependencies[inst]) {
+          if (remaining.count(dep)) {
+            std::cout << dep->getName() << " ";
+          }
+        }
+        std::cout << std::endl;
+        std::cout << "    Dependents within cycle: ";
+        for (auto *dependent : dependents[inst]) {
+          if (remaining.count(dependent)) {
+            std::cout << dependent->getName() << " ";
+          }
+        }
+        std::cout << std::endl;
+      }
+      
+      // 尝试找出一个具体的循环路径
+      std::cout << "LICM: Attempting to trace a dependency cycle:" << std::endl;
+      if (!remaining.empty()) {
+        auto *start = *remaining.begin();
+        std::unordered_set<Instruction *> visited;
+        std::vector<Instruction *> path;
+        
+        std::function<bool(Instruction *)> findCycle = [&](Instruction *current) -> bool {
+          if (visited.count(current)) {
+            // 找到环
+            auto it = std::find(path.begin(), path.end(), current);
+            if (it != path.end()) {
+              std::cout << "  Cycle found: ";
+              for (auto cycleIt = it; cycleIt != path.end(); ++cycleIt) {
+                std::cout << (*cycleIt)->getName() << " -> ";
+              }
+              std::cout << current->getName() << std::endl;
+              return true;
+            }
+            return false;
+          }
+          
+          visited.insert(current);
+          path.push_back(current);
+          
+          for (auto *dep : dependencies[current]) {
+            if (remaining.count(dep)) {
+              if (findCycle(dep)) {
+                return true;
+              }
+            }
+          }
+          
+          path.pop_back();
+          return false;
+        };
+        
+        findCycle(start);
+      }
+    }
+    return false;
+  }
+
+  // 4. 按拓扑序外提
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "LICM: Successfully completed topological sort. Hoisting instructions in order:" << std::endl;
+  }
+  
+  for (auto *inst : sorted) {
+    if (!inst)
+      continue;
+    BasicBlock *parent = inst->getParent();
+    if (parent && loop->contains(parent)) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "  Hoisting " << inst->getName() << " from " << parent->getName() 
+                  << " to preheader " << preheader->getName() << std::endl;
+      }
+      auto sourcePos = parent->findInstIterator(inst);
+      auto targetPos = preheader->terminator();
+      parent->moveInst(sourcePos, targetPos, preheader);
+      changed = true;
+    }
+  }
+  
+  if (DEBUG && changed) {
+    std::cout << "LICM: Successfully hoisted " << sorted.size() << " invariant instructions" << std::endl;
+  }
+  
+  return changed;
+}
+// ---- LICM Pass Implementation ----
+
+bool LICM::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
+  auto *loopAnalysis = AM.getAnalysisResult<LoopAnalysisResult, LoopAnalysisPass>(F);
+  auto *loopCharsResult = AM.getAnalysisResult<LoopCharacteristicsResult, LoopCharacteristicsPass>(F);
+  if (!loopAnalysis || !loopCharsResult)
+    return false;
+
+  bool changed = false;
+  // 对每个函数内的所有循环做处理
+  for (const auto &loop_ptr : loopAnalysis->getAllLoops()) {
+    Loop *loop = loop_ptr.get();
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "LICM: Processing loop in function " << F->getName() << ": " << loop->getName() << std::endl;
+    }
+    const LoopCharacteristics *chars = loopCharsResult->getCharacteristics(loop);
+    if (!chars || !loop->getPreHeader())
+      continue; // 没有分析结果或没有前置块则跳过
+    LICMContext ctx(F, loop, builder, chars);
+    changed |= ctx.run();
+  }
+  return changed;
+}
+
+void LICM::getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<void *> &analysisInvalidations) const {
+
+  analysisDependencies.insert(&LoopAnalysisPass::ID);
+  analysisDependencies.insert(&LoopCharacteristicsPass::ID);
+
+  analysisInvalidations.insert(&LoopCharacteristicsPass::ID);
+  analysisInvalidations.insert(&LivenessAnalysisPass::ID);
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Optimize/LargeArrayToGlobal.cpp

@@ -0,0 +1,145 @@
+#include "../../include/midend/Pass/Optimize/LargeArrayToGlobal.h"
+#include "../../IR.h"
+#include <unordered_map>
+#include <sstream>
+#include <string>
+
+namespace sysy {
+
+// Helper function to convert type to string
+static std::string typeToString(Type *type) {
+    if (!type) return "null";
+    
+    switch (type->getKind()) {
+        case Type::kInt:
+            return "int";
+        case Type::kFloat:
+            return "float";
+        case Type::kPointer:
+            return "ptr";
+        case Type::kArray: {
+            auto *arrayType = type->as<ArrayType>();
+            return "[" + std::to_string(arrayType->getNumElements()) + " x " + 
+                   typeToString(arrayType->getElementType()) + "]";
+        }
+        default:
+            return "unknown";
+    }
+}
+
+void *LargeArrayToGlobalPass::ID = &LargeArrayToGlobalPass::ID;
+
+bool LargeArrayToGlobalPass::runOnModule(Module *M, AnalysisManager &AM) {
+        bool changed = false;
+        
+        if (!M) {
+            return false;
+        }
+
+        // Collect all alloca instructions from all functions
+        std::vector<std::pair<AllocaInst*, Function*>> allocasToConvert;
+        
+        for (auto &funcPair : M->getFunctions()) {
+            Function *F = funcPair.second.get();
+            if (!F || F->getBasicBlocks().begin() == F->getBasicBlocks().end()) {
+                continue;
+            }
+            
+            for (auto &BB : F->getBasicBlocks()) {
+                for (auto &inst : BB->getInstructions()) {
+                    if (auto *alloca = dynamic_cast<AllocaInst*>(inst.get())) {
+                        Type *allocatedType = alloca->getAllocatedType();
+                        
+                        // Calculate the size of the allocated type
+                        unsigned size = calculateTypeSize(allocatedType);
+                        if(DEBUG){
+                            // Debug: print size information
+                             std::cout << "LargeArrayToGlobalPass: Found alloca with size " << size 
+                                  << " for type " << typeToString(allocatedType) << std::endl;
+                        }
+                        
+                        // Convert arrays of 1KB (1024 bytes) or larger to global variables
+                        if (size >= 1024) {
+                            if(DEBUG)
+                                std::cout << "LargeArrayToGlobalPass: Converting array of size " << size << " to global" << std::endl;
+                            allocasToConvert.emplace_back(alloca, F);
+                        }
+                    }
+                }
+            }
+        }
+
+        // Convert the collected alloca instructions to global variables
+        for (auto [alloca, F] : allocasToConvert) {
+            convertAllocaToGlobal(alloca, F, M);
+            changed = true;
+        }
+
+return changed;
+    }
+
+unsigned LargeArrayToGlobalPass::calculateTypeSize(Type *type) {
+    if (!type) return 0;
+
+    switch (type->getKind()) {
+        case Type::kInt:
+        case Type::kFloat:
+            return 4;
+        case Type::kPointer:
+            return 8;
+        case Type::kArray: {
+            auto *arrayType = type->as<ArrayType>();
+            return arrayType->getNumElements() * calculateTypeSize(arrayType->getElementType());
+        }
+        default:
+            return 0;
+    }
+}
+
+void LargeArrayToGlobalPass::convertAllocaToGlobal(AllocaInst *alloca, Function *F, Module *M) {
+    Type *allocatedType = alloca->getAllocatedType();
+    
+    // Create a unique name for the global variable
+    std::string globalName = generateUniqueGlobalName(alloca, F);
+    
+    // Create the global variable - GlobalValue expects pointer type
+    Type *pointerType = Type::getPointerType(allocatedType);
+    GlobalValue *globalVar = M->createGlobalValue(globalName, pointerType);
+    
+    if (!globalVar) {
+        return;
+    }
+    
+    // Replace all uses of the alloca with the global variable
+    alloca->replaceAllUsesWith(globalVar);
+    
+    // Remove the alloca instruction from its basic block
+    for (auto &BB : F->getBasicBlocks()) {
+        auto &instructions = BB->getInstructions();
+        for (auto it = instructions.begin(); it != instructions.end(); ++it) {
+            if (it->get() == alloca) {
+                instructions.erase(it);
+                break;
+            }
+        }
+    }
+}
+
+std::string LargeArrayToGlobalPass::generateUniqueGlobalName(AllocaInst *alloca, Function *F) {
+    std::string baseName = alloca->getName();
+    if (baseName.empty()) {
+        baseName = "array";
+    }
+    
+    // Ensure uniqueness by appending function name and counter
+    static std::unordered_map<std::string, int> nameCounter;
+    std::string key = F->getName() + "." + baseName;
+    
+    int counter = nameCounter[key]++;
+    std::ostringstream oss;
+    oss << key << "." << counter;
+    
+    return oss.str();
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Optimize/LoopNormalization.cpp

@@ -0,0 +1,528 @@
+#include "LoopNormalization.h"
+#include "Dom.h"
+#include "Loop.h"
+#include "SysYIROptUtils.h"
+#include <iostream>
+#include <algorithm>
+#include <sstream>
+
+// 使用全局调试开关
+extern int DEBUG;
+
+namespace sysy {
+
+// 定义 Pass 的唯一 ID
+void *LoopNormalizationPass::ID = (void *)&LoopNormalizationPass::ID;
+
+bool LoopNormalizationPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
+  if (F->getBasicBlocks().empty()) {
+    return false; // 空函数
+  }
+
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "Running LoopNormalizationPass on function: " << F->getName() << std::endl;
+
+  // 获取并缓存所有需要的分析结果
+  loopAnalysis = AM.getAnalysisResult<LoopAnalysisResult, LoopAnalysisPass>(F);
+  if (!loopAnalysis || !loopAnalysis->hasLoops()) {
+    if (DEBUG)
+      std::cout << "No loops found in function " << F->getName() << ", skipping normalization" << std::endl;
+    return false; // 没有循环需要规范化
+  }
+
+  domTree = AM.getAnalysisResult<DominatorTree, DominatorTreeAnalysisPass>(F);
+  
+  if (!domTree) {
+    std::cerr << "Error: DominatorTree not available for function " << F->getName() << std::endl;
+    return false;
+  }
+
+  // 重置统计信息
+  stats = NormalizationStats();
+  
+  bool modified = false;
+  const auto& allLoops = loopAnalysis->getAllLoops();
+  stats.totalLoops = allLoops.size();
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "Found " << stats.totalLoops << " loops to analyze for normalization" << std::endl;
+  }
+
+  // 按循环深度从外到内处理，确保外层循环先规范化
+  std::vector<Loop*> sortedLoops;
+  for (const auto& loop_ptr : allLoops) {
+    sortedLoops.push_back(loop_ptr.get());
+  }
+  
+  std::sort(sortedLoops.begin(), sortedLoops.end(), [](Loop* a, Loop* b) {
+    return a->getLoopDepth() < b->getLoopDepth(); // 按深度升序排列
+  });
+
+  // 逐个规范化循环
+  for (Loop* loop : sortedLoops) {
+    if (needsPreheader(loop)) {
+      stats.loopsNeedingPreheader++;
+      
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "  Loop " << loop->getName() << " needs preheader (depth=" 
+                  << loop->getLoopDepth() << ")" << std::endl;
+      }
+      
+      if (normalizeLoop(loop)) {
+        modified = true;
+        stats.loopsNormalized++;
+        
+        // 验证规范化结果
+        if (!validateNormalization(loop)) {
+          std::cerr << "Warning: Loop normalization validation failed for loop " 
+                    << loop->getName() << std::endl;
+        }
+      }
+    } else {
+      if (DEBUG) {
+        auto* preheader = getExistingPreheader(loop);
+        if (preheader) {
+          std::cout << "  Loop " << loop->getName() << " already has preheader: " 
+                    << preheader->getName() << std::endl;
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  if (DEBUG && modified) {
+    printStats(F);
+  }
+
+  return modified;
+}
+
+bool LoopNormalizationPass::normalizeLoop(Loop* loop) {
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "    Normalizing loop: " << loop->getName() << std::endl;
+
+  // 创建前置块
+  BasicBlock* preheader = createPreheaderForLoop(loop);
+  if (!preheader) {
+    if (DEBUG)
+      std::cout << "    Failed to create preheader for loop " << loop->getName() << std::endl;
+    return false;
+  }
+
+  stats.preheadersCreated++;
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Successfully created preheader " << preheader->getName() 
+              << " for loop " << loop->getName() << std::endl;
+  }
+
+  return true;
+}
+
+BasicBlock* LoopNormalizationPass::createPreheaderForLoop(Loop* loop) {
+  BasicBlock* header = loop->getHeader();
+  if (!header) {
+    if (DEBUG)
+      std::cerr << "    Error: Loop has no header block" << std::endl;
+    return nullptr;
+  }
+
+  // 获取循环外的前驱块
+  std::vector<BasicBlock*> externalPreds = getExternalPredecessors(loop);
+  if (externalPreds.empty()) {
+    if (DEBUG)
+      std::cout << "    Loop " << loop->getName() << " has no external predecessors" << std::endl;
+    return nullptr;
+  }
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Found " << externalPreds.size() << " external predecessors for loop " 
+              << loop->getName() << std::endl;
+    for (auto* pred : externalPreds) {
+      std::cout << "      External pred: " << pred->getName() << std::endl;
+    }
+  }
+
+  // 生成前置块名称
+  std::string preheaderName = generatePreheaderName(loop);
+  
+  // 创建新的前置块
+  Function* parentFunction = header->getParent();
+  BasicBlock* preheader = parentFunction->addBasicBlock(preheaderName, header);
+  
+  if (!preheader) {
+    if (DEBUG)
+      std::cerr << "    Error: Failed to create basic block " << preheaderName << std::endl;
+    return nullptr;
+  }
+
+  // 在前置块中创建跳转指令到循环头部
+  builder->setPosition(preheader, preheader->end());
+  UncondBrInst* br = builder->createUncondBrInst(header);
+
+  // 更新preheader的CFG关系
+  preheader->addSuccessor(header);
+  header->addPredecessor(preheader);
+
+  if(DEBUG) {
+    std::cout << "    Created preheader " << preheader->getName() 
+              << " with unconditional branch to " << header->getName() << std::endl;
+  }
+  // 重定向外部前驱到新的前置块
+  redirectExternalPredecessors(loop, preheader, header, externalPreds);
+
+  // 更新PHI节点
+  updatePhiNodesForPreheader(header, preheader, externalPreds);
+
+  // 更新支配树关系
+  updateDominatorRelations(preheader, loop);
+
+  // 重要：更新循环对象的前置块信息
+  // 这样后续的优化遍可以通过 loop->getPreHeader() 获取到新创建的前置块
+  loop->setPreHeader(preheader);
+
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Updated loop object: preheader set to " << preheader->getName() << std::endl;
+  }
+
+  return preheader;
+}
+
+bool LoopNormalizationPass::needsPreheader(Loop* loop) {
+  // 检查是否已有合适的前置块
+  if (getExistingPreheader(loop) != nullptr) {
+    return false;
+  }
+
+  // 检查是否有外部前驱（如果没有外部前驱，不需要前置块）
+  std::vector<BasicBlock*> externalPreds = getExternalPredecessors(loop);
+  if (externalPreds.empty()) {
+    return false;
+  }
+
+  // 基于结构性需求判断：
+  // 1. 如果有多个外部前驱，必须创建前置块来合并它们
+  // 2. 如果单个外部前驱不适合作为前置块，需要创建新的前置块
+  return (externalPreds.size() > 1) || !isSuitableAsPreheader(externalPreds[0], loop);
+}
+
+BasicBlock* LoopNormalizationPass::getExistingPreheader(Loop* loop) {
+  BasicBlock* header = loop->getHeader();
+  if (!header) return nullptr;
+
+  std::vector<BasicBlock*> externalPreds = getExternalPredecessors(loop);
+  
+  // 如果只有一个外部前驱，且适合作为前置块，则返回它
+  if (externalPreds.size() == 1 && isSuitableAsPreheader(externalPreds[0], loop)) {
+    return externalPreds[0];
+  }
+
+  return nullptr;
+}
+
+void LoopNormalizationPass::updateDominatorRelations(BasicBlock* newBlock, Loop* loop) {
+  // 由于在getAnalysisUsage中声明了DominatorTree会失效，
+  // PassManager会在本遍运行后自动将支配树结果标记为失效，
+  // 后续需要支配树的Pass会触发重新计算，所以这里无需手动更新
+  
+  if (DEBUG) {
+    BasicBlock* header = loop->getHeader();
+    std::cout << "    DominatorTree marked for invalidation - new preheader " 
+              << newBlock->getName() << " will dominate " << header->getName() 
+              << " after recomputation by PassManager" << std::endl;
+  }
+}
+
+void LoopNormalizationPass::redirectExternalPredecessors(Loop* loop, BasicBlock* preheader, BasicBlock* header, 
+                                                         const std::vector<BasicBlock*>& externalPreds) {
+  // std::vector<BasicBlock*> externalPreds = getExternalPredecessors(loop);
+  
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Redirecting " << externalPreds.size() << " external predecessors" << std::endl;
+  }
+
+  for (BasicBlock* pred : externalPreds) {
+    // 获取前驱块的终止指令
+    auto termIt = pred->terminator();
+    if (termIt == pred->end()) continue;
+    
+    Instruction* terminator = termIt->get();
+    if (!terminator) continue;
+
+    // 更新跳转目标
+    if (auto* br = dynamic_cast<UncondBrInst*>(terminator)) {
+      // 无条件跳转
+      if (br->getBlock() == header) {
+        if(DEBUG){
+          std::cout << "      Updating unconditional branch from " << br->getBlock()->getName()
+                    << " to " << preheader->getName() << std::endl;
+        }
+        // 需要更新操作数
+        br->setOperand(0, preheader);
+        // 更新CFG关系
+        header->removePredecessor(pred);
+        preheader->addPredecessor(pred);
+        pred->removeSuccessor(header);
+        pred->addSuccessor(preheader);
+        
+      }
+    } else if (auto* condBr = dynamic_cast<CondBrInst*>(terminator)) {
+      // 条件跳转
+      bool updated = false;
+      if (condBr->getThenBlock() == header) {
+        condBr->setOperand(1, preheader);  // 第1个操作数是then分支
+        updated = true;
+      }
+      if (condBr->getElseBlock() == header) {
+        condBr->setOperand(2, preheader);  // 第2个操作数是else分支
+        updated = true;
+      }
+      if (updated) {
+        // 更新CFG关系
+        header->removePredecessor(pred);
+        preheader->addPredecessor(pred);
+        pred->removeSuccessor(header);
+        pred->addSuccessor(preheader);
+        
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "      Updated conditional branch from " << pred->getName() 
+                    << " to " << preheader->getName() << std::endl;
+        }
+      }
+    }
+  }
+}
+
+std::string LoopNormalizationPass::generatePreheaderName(Loop* loop) {
+  std::ostringstream oss;
+  oss << loop->getName() << "_preheader";
+  return oss.str();
+}
+
+bool LoopNormalizationPass::validateNormalization(Loop* loop) {
+  BasicBlock* header = loop->getHeader();
+  if (!header) return false;
+
+  // 检查循环是否现在有唯一的外部前驱
+  std::vector<BasicBlock*> externalPreds = getExternalPredecessors(loop);
+  if (externalPreds.size() != 1) {
+    if (DEBUG)
+      std::cout << "    Validation failed: Loop " << loop->getName() 
+                << " has " << externalPreds.size() << " external predecessors (expected 1)" << std::endl;
+    return false;
+  }
+
+  // 检查外部前驱是否适合作为前置块
+  BasicBlock* preheader = externalPreds[0];
+  if (!isSuitableAsPreheader(preheader, loop)) {
+    if (DEBUG)
+      std::cout << "    Validation failed: External predecessor " << preheader->getName() 
+                << " is not suitable as preheader" << std::endl;
+    return false;
+  }
+
+  // 额外验证：检查CFG连接性
+  if (!preheader->hasSuccessor(header)) {
+    if (DEBUG)
+      std::cout << "    Validation failed: Preheader " << preheader->getName() 
+                << " is not connected to header " << header->getName() << std::endl;
+    return false;
+  }
+
+  if (!header->hasPredecessor(preheader)) {
+    if (DEBUG)
+      std::cout << "    Validation failed: Header " << header->getName() 
+                << " does not have preheader " << preheader->getName() << " as predecessor" << std::endl;
+    return false;
+  }
+
+  if (DEBUG)
+    std::cout << "    Validation passed for loop " << loop->getName() << std::endl;
+  
+  return true;
+}
+
+std::vector<BasicBlock*> LoopNormalizationPass::getExternalPredecessors(Loop* loop) {
+  std::vector<BasicBlock*> externalPreds;
+  BasicBlock* header = loop->getHeader();
+  if (!header) return externalPreds;
+
+  for (BasicBlock* pred : header->getPredecessors()) {
+    if (!loop->contains(pred)) {
+      externalPreds.push_back(pred);
+    }
+  }
+
+  return externalPreds;
+}
+
+bool LoopNormalizationPass::isSuitableAsPreheader(BasicBlock* block, Loop* loop) {
+  if (!block) return false;
+
+  // 检查该块是否只有一个后继，且后继是循环头部
+  auto successors = block->getSuccessors();
+  if (successors.size() != 1) {
+    return false;
+  }
+
+  if (successors[0] != loop->getHeader()) {
+    return false;
+  }
+
+  // 检查该块是否不包含复杂的控制流
+  // 理想的前置块应该只包含简单的跳转指令
+  size_t instCount = 0;
+  for (const auto& inst : block->getInstructions()) {
+    instCount++;
+    // 如果指令过多，可能不适合作为前置块
+    if (instCount > 10) { // 阈值可调整
+      return false;
+    }
+  }
+
+  return true;
+}
+
+void LoopNormalizationPass::updatePhiNodesForPreheader(BasicBlock* header, BasicBlock* preheader,
+                                                      const std::vector<BasicBlock*>& oldPreds) {
+  if (DEBUG) {
+    std::cout << "    Updating PHI nodes in header " << header->getName() 
+              << " for new preheader " << preheader->getName() << std::endl;
+  }
+
+  std::vector<PhiInst*> phisToRemove; // 需要删除的PHI节点
+  
+  for (auto& inst : header->getInstructions()) {
+    if (auto* phi = dynamic_cast<PhiInst*>(inst.get())) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "      Processing PHI node: " << phi->getName() << std::endl;
+      }
+
+      // 收集来自外部前驱的值 - 需要保持原始的映射关系
+      std::map<BasicBlock*, Value*> externalValues;
+      for (BasicBlock* oldPred : oldPreds) {
+        Value* value = phi->getValfromBlk(oldPred);
+        if (value) {
+          externalValues[oldPred] = value;
+        }
+      }
+
+      // 处理PHI节点的更新
+      if (externalValues.size() > 1) {
+        // 多个外部前驱：在前置块中创建新的PHI节点
+        builder->setPosition(preheader, preheader->getInstructions().begin());
+        
+        std::vector<Value*> values;
+        std::vector<BasicBlock*> blocks;
+        for (auto& [block, value] : externalValues) {
+          values.push_back(value);
+          blocks.push_back(block);
+        }
+        
+        PhiInst* newPhi = builder->createPhiInst(phi->getType(), values, blocks);
+        
+        // 移除所有外部前驱的条目
+        for (BasicBlock* oldPred : oldPreds) {
+          phi->removeIncomingBlock(oldPred);
+        }
+        
+        // 添加来自新前置块的条目
+        phi->addIncoming(newPhi, preheader);
+        
+      } else if (externalValues.size() == 1) {
+        // 单个外部前驱：直接重新映射
+        Value* value = externalValues.begin()->second;
+        
+        // 移除旧的外部前驱条目
+        for (BasicBlock* oldPred : oldPreds) {
+          phi->removeIncomingBlock(oldPred);
+        }
+        
+        // 添加来自新前置块的条目
+        phi->addIncoming(value, preheader);
+        
+        // 检查PHI节点是否只剩下一个条目（只来自前置块）
+        if (phi->getNumIncomingValues() == 1) {
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "      PHI node " << phi->getName() 
+                      << " now has only one incoming value, scheduling for removal" << std::endl;
+          }
+          // 用单一值替换所有使用
+          Value* singleValue = phi->getIncomingValue(0u);
+          phi->replaceAllUsesWith(singleValue);
+          phisToRemove.push_back(phi);
+        }
+      } else {
+        // 没有外部值的PHI节点：检查是否需要更新
+        // 这种PHI节点只有循环内的边，通常不需要修改
+        // 但我们仍然需要检查是否只有一个条目
+        if (phi->getNumIncomingValues() == 1) {
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "      PHI node " << phi->getName() 
+                      << " has only one incoming value (no external), scheduling for removal" << std::endl;
+          }
+          // 用单一值替换所有使用
+          Value* singleValue = phi->getIncomingValue(0u);
+          phi->replaceAllUsesWith(singleValue);
+          phisToRemove.push_back(phi);
+        }
+      }
+      
+      if (DEBUG && std::find(phisToRemove.begin(), phisToRemove.end(), phi) == phisToRemove.end()) {
+        std::cout << "      Updated PHI node with " << externalValues.size() 
+                  << " external values, total incoming: " << phi->getNumIncomingValues() << std::endl;
+      }
+    }
+  }
+  
+  // 删除标记为移除的PHI节点
+  for (PhiInst* phi : phisToRemove) {
+    if (DEBUG) {
+      std::cout << "      Removing redundant PHI node: " << phi->getName() << std::endl;
+    }
+    SysYIROptUtils::usedelete(phi);
+  }
+  
+  // 更新统计信息
+  stats.redundantPhisRemoved += phisToRemove.size();
+  
+  if (DEBUG && !phisToRemove.empty()) {
+    std::cout << "    Removed " << phisToRemove.size() << " redundant PHI nodes" << std::endl;
+  }
+}
+
+void LoopNormalizationPass::printStats(Function* F) {
+  std::cout << "\n--- Loop Normalization Statistics for Function: " << F->getName() << " ---" << std::endl;
+  std::cout << "Total loops analyzed: " << stats.totalLoops << std::endl;
+  std::cout << "Loops needing preheader: " << stats.loopsNeedingPreheader << std::endl;
+  std::cout << "Preheaders created: " << stats.preheadersCreated << std::endl;
+  std::cout << "Loops successfully normalized: " << stats.loopsNormalized << std::endl;
+  std::cout << "Redundant PHI nodes removed: " << stats.redundantPhisRemoved << std::endl;
+  
+  if (stats.totalLoops > 0) {
+    double normalizationRate = (double)stats.loopsNormalized / stats.totalLoops * 100.0;
+    std::cout << "Normalization rate: " << normalizationRate << "%" << std::endl;
+  }
+  
+  std::cout << "---------------------------------------------------------------" << std::endl;
+}
+
+void LoopNormalizationPass::getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, 
+                                            std::set<void *> &analysisInvalidations) const {
+  // LoopNormalization依赖的分析
+  analysisDependencies.insert(&LoopAnalysisPass::ID);              // 循环结构分析
+  analysisDependencies.insert(&DominatorTreeAnalysisPass::ID);     // 支配树分析
+
+  // LoopNormalization会修改CFG结构，因此会使以下分析失效
+  analysisInvalidations.insert(&DominatorTreeAnalysisPass::ID);    // 支配树需要重新计算
+  
+  // 注意：我们不让循环结构分析失效，原因如下：
+  // 1. 循环规范化只添加前置块，不改变循环的核心结构（头部、体、回边）
+  // 2. 我们会手动更新Loop对象的前置块信息（通过loop->setPreHeader()）
+  // 3. 让循环分析失效并重新计算的成本较高且不必要
+  // 4. 后续优化遍可以正确获取到更新后的前置块信息
+  // 
+  // 如果未来有更复杂的循环结构修改，可能需要考虑让循环分析失效：
+  // analysisInvalidations.insert(&LoopAnalysisPass::ID);
+}
+
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Optimize/Mem2Reg.cpp

@@ -1,6 +1,8 @@
 #include "Mem2Reg.h" // 包含 Mem2Reg 遍的头文件
 #include "Dom.h"     // 包含支配树分析的头文件
 #include "Liveness.h"
+#include "AliasAnalysis.h" // 包含别名分析
+#include "SideEffectAnalysis.h" // 包含副作用分析
 #include "IR.h"      // 包含 IR 相关的定义
 #include "SysYIROptUtils.h"
 #include <cassert>   // 用于断言
@@ -60,7 +62,7 @@ void Mem2RegContext::run(Function *func, AnalysisManager *AM) {
   }
 
   // 从入口基本块开始，对支配树进行 DFS 遍历，进行变量重命名
-  renameVariables(nullptr, func->getEntryBlock()); // 第一个参数 alloca 在这里不使用，因为是递归入口点
+  renameVariables(func->getEntryBlock()); // 第一个参数 alloca 在这里不使用，因为是递归入口点
 
   // --------------------------------------------------------------------
   // 阶段4: 清理
@@ -209,16 +211,21 @@ void Mem2RegContext::insertPhis(AllocaInst *alloca, const std::unordered_set<Bas
 }
 
 // 对支配树进行深度优先遍历，重命名变量并替换 load/store 指令
-void Mem2RegContext::renameVariables(AllocaInst *currentAlloca, BasicBlock *currentBB) {
-  // 维护一个局部栈，用于存储当前基本块中为 Phi 和 Store 创建的 SSA 值，以便在退出时弹出
-  std::stack<Value *> localStackPushed;
+// 移除了 AllocaInst *currentAlloca 参数，因为这个函数是为整个基本块处理所有可提升的 Alloca
+void Mem2RegContext::renameVariables(BasicBlock *currentBB) {
+  // 1. 在函数开始时，记录每个 promotableAlloca 的当前栈深度。
+  // 这将用于在函数返回时精确地回溯栈状态。
+  std::map<AllocaInst *, size_t> originalStackSizes;
+  for (auto alloca : promotableAllocas) {
+    originalStackSizes[alloca] = allocaToValueStackMap[alloca].size();
+  }
 
   // --------------------------------------------------------------------
   // 处理当前基本块的指令
   // --------------------------------------------------------------------
   for (auto instIter = currentBB->getInstructions().begin(); instIter != currentBB->getInstructions().end();) {
     Instruction *inst = instIter->get();
-    bool instDeleted = false;
+      bool instDeleted = false;
 
     // 处理 Phi 指令 (如果是当前 alloca 的 Phi)
     if (auto phiInst = dynamic_cast<PhiInst *>(inst)) {
@@ -227,52 +234,69 @@ void Mem2RegContext::renameVariables(AllocaInst *currentAlloca, BasicBlock *curr
         if (allocaToPhiMap[alloca].count(currentBB) && allocaToPhiMap[alloca][currentBB] == phiInst) {
           // 为 Phi 指令的输出创建一个新的 SSA 值，并压入值栈
           allocaToValueStackMap[alloca].push(phiInst);
-          localStackPushed.push(phiInst); // 记录以便弹出
-          break;                          // 找到对应的 alloca，处理下一个指令
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "Mem2Reg: Pushed Phi " << (phiInst->getName().empty() ? "anonymous" : phiInst->getName()) << " for alloca " << alloca->getName()
+              << ". Stack size: " << allocaToValueStackMap[alloca].size() << std::endl;
+          }
+          break; // 找到对应的 alloca，处理下一个指令
         }
       }
     }
     // 处理 LoadInst
     else if (auto loadInst = dynamic_cast<LoadInst *>(inst)) {
-      // 检查这个 LoadInst 是否是为某个可提升的 alloca
       for (auto alloca : promotableAllocas) {
-        if (loadInst->getPointer() == alloca) { 
-          // loadInst->getPointer() 返回 AllocaInst*
-          // 将 LoadInst 的所有用途替换为当前 alloca 值栈顶部的 SSA 值
+        // 检查 LoadInst 的指针是否直接是 alloca，或者是指向 alloca 的 GEP
+        Value *ptrOperand = loadInst->getPointer();
+        if (ptrOperand == alloca || (dynamic_cast<GetElementPtrInst *>(ptrOperand) &&
+                                     dynamic_cast<GetElementPtrInst *>(ptrOperand)->getBasePointer() == alloca)) {
           assert(!allocaToValueStackMap[alloca].empty() && "Value stack empty for alloca during load replacement!");
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "Mem2Reg: Replacing load "
+                      << (ptrOperand->getName().empty() ? "anonymous" : ptrOperand->getName()) << " with SSA value "
+                      << (allocaToValueStackMap[alloca].top()->getName().empty()
+                              ? "anonymous"
+                              : allocaToValueStackMap[alloca].top()->getName())
+                      << " for alloca " << alloca->getName() << std::endl;
+            std::cout << "Mem2Reg: allocaToValueStackMap[" << alloca->getName()
+                      << "] size: " << allocaToValueStackMap[alloca].size() << std::endl;
+          }
           loadInst->replaceAllUsesWith(allocaToValueStackMap[alloca].top());
-          // instIter = currentBB->force_delete_inst(loadInst); // 删除 LoadInst
-          SysYIROptUtils::usedelete(loadInst); // 仅删除 use 关系
-          instIter = currentBB->getInstructions().erase(instIter); // 删除 LoadInst
+          instIter = SysYIROptUtils::usedelete(instIter);
           instDeleted = true;
-          // std::cerr << "Mem2Reg: Replaced load " << loadInst->name() << " with SSA value." << std::endl;
           break;
         }
       }
     }
     // 处理 StoreInst
     else if (auto storeInst = dynamic_cast<StoreInst *>(inst)) {
-      // 检查这个 StoreInst 是否是为某个可提升的 alloca
       for (auto alloca : promotableAllocas) {
-        if (storeInst->getPointer() == alloca) { 
-          // 假设 storeInst->getPointer() 返回 AllocaInst*
-          // 将 StoreInst 存储的值作为新的 SSA 值，压入值栈
+        // 检查 StoreInst 的指针是否直接是 alloca，或者是指向 alloca 的 GEP
+        Value *ptrOperand = storeInst->getPointer();
+        if (ptrOperand == alloca || (dynamic_cast<GetElementPtrInst *>(ptrOperand) &&
+                                     dynamic_cast<GetElementPtrInst *>(ptrOperand)->getBasePointer() == alloca)) {
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "Mem2Reg: Replacing store to "
+                      << (ptrOperand->getName().empty() ? "anonymous" : ptrOperand->getName()) << " with SSA value "
+                      << (storeInst->getValue()->getName().empty() ? "anonymous" : storeInst->getValue()->getName())
+                      << " for alloca " << alloca->getName() << std::endl;
+            std::cout << "Mem2Reg: allocaToValueStackMap[" << alloca->getName()
+                      << "] size before push: " << allocaToValueStackMap[alloca].size() << std::endl;
+          }
           allocaToValueStackMap[alloca].push(storeInst->getValue());
-          localStackPushed.push(storeInst->getValue());          // 记录以便弹出
-          SysYIROptUtils::usedelete(storeInst);
-          instIter = currentBB->getInstructions().erase(instIter); // 删除 StoreInst
+          instIter = SysYIROptUtils::usedelete(instIter);
           instDeleted = true;
-          // std::cerr << "Mem2Reg: Replaced store to " << storeInst->ptr()->name() << " with SSA value." << std::endl;
+          if (DEBUG) {
+            std::cout << "Mem2Reg: allocaToValueStackMap[" << alloca->getName()
+                      << "] size after push: " << allocaToValueStackMap[alloca].size() << std::endl;
+          }
           break;
         }
       }
     }
-
     if (!instDeleted) {
       ++instIter; // 如果指令没有被删除，移动到下一个
     }
   }
-
   // --------------------------------------------------------------------
   // 处理后继基本块的 Phi 指令参数
   // --------------------------------------------------------------------
@@ -287,38 +311,57 @@ void Mem2RegContext::renameVariables(AllocaInst *currentAlloca, BasicBlock *curr
         // 参数值是当前 alloca 值栈顶部的 SSA 值
         assert(!allocaToValueStackMap[alloca].empty() && "Value stack empty for alloca when setting phi operand!");
         phiInst->addIncoming(allocaToValueStackMap[alloca].top(), currentBB);
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "Mem2Reg: Added incoming arg to Phi "
+                    << (phiInst->getName().empty() ? "anonymous" : phiInst->getName()) << " from "
+                    << currentBB->getName() << " with value "
+                    << (allocaToValueStackMap[alloca].top()->getName().empty()
+                            ? "anonymous"
+                            : allocaToValueStackMap[alloca].top()->getName())
+                    << std::endl;
+        }
       }
     }
   }
-
   // --------------------------------------------------------------------
   // 递归访问支配树的子节点
   // --------------------------------------------------------------------
   const std::set<BasicBlock *> *dominatedBlocks = dt->getDominatorTreeChildren(currentBB);
-  if(dominatedBlocks){
+  if (dominatedBlocks) { // 检查是否存在子节点
+    if(DEBUG){
+      std::cout << "Mem2Reg: Processing dominated blocks for " << currentBB->getName() << std::endl;
+      for (auto dominatedBB : *dominatedBlocks) {
+        std::cout << "Mem2Reg: Dominated block: " << (dominatedBB ? dominatedBB->getName() : "null") << std::endl;
+      }
+    }
     for (auto dominatedBB : *dominatedBlocks) {
-      if (dominatedBB) {
-        std::cout << "Mem2Reg: Recursively renaming variables in dominated block: " << dominatedBB->getName() << std::endl;
-        renameVariables(currentAlloca, dominatedBB);
+      if (dominatedBB) { // 确保子块有效
+        if (DEBUG) {
+          std::cout << "Mem2Reg: Recursively renaming variables in dominated block: " << dominatedBB->getName()
+                    << std::endl;
+        }
+        renameVariables(dominatedBB); // 递归调用，不再传递 currentAlloca
       }
     }
   }
-  
 
   // --------------------------------------------------------------------
-  // 退出基本块时，弹出在此块中压入值栈的 SSA 值
+  // 退出基本块时，弹出在此块中压入值栈的 SSA 值，恢复栈到进入该块时的状态
   // --------------------------------------------------------------------
-  while (!localStackPushed.empty()) {
-    Value *val = localStackPushed.top();
-    localStackPushed.pop();
-    // 找到是哪个 alloca 对应的栈
-    for (auto alloca : promotableAllocas) {
-      if (!allocaToValueStackMap[alloca].empty() && allocaToValueStackMap[alloca].top() == val) {
-        allocaToValueStackMap[alloca].pop();
-        break;
+  for (auto alloca : promotableAllocas) {
+    while (allocaToValueStackMap[alloca].size() > originalStackSizes[alloca]) {
+      if (DEBUG) {
+        std::cout << "Mem2Reg: Popping value "
+                  << (allocaToValueStackMap[alloca].top()->getName().empty()
+                          ? "anonymous"
+                          : allocaToValueStackMap[alloca].top()->getName())
+                  << " for alloca " << alloca->getName() << ". Stack size: " << allocaToValueStackMap[alloca].size()
+                  << " -> " << (allocaToValueStackMap[alloca].size() - 1) << std::endl;
       }
+      allocaToValueStackMap[alloca].pop();
     }
   }
+
 }
 
 // 删除所有原始的 AllocaInst、LoadInst 和 StoreInst
@@ -327,7 +370,6 @@ void Mem2RegContext::cleanup() {
     if (alloca && alloca->getParent()) {
       // 删除 alloca 指令本身
       SysYIROptUtils::usedelete(alloca);
-      alloca->getParent()->removeInst(alloca); // 从基本块中删除 alloca
       
       // std::cerr << "Mem2Reg: Deleted alloca " << alloca->name() << std::endl;
     }
@@ -380,8 +422,9 @@ void Mem2Reg::getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<
   // 因此，它会使许多分析结果失效。
   analysisInvalidations.insert(&DominatorTreeAnalysisPass::ID); // 支配树可能受影响
   analysisInvalidations.insert(&LivenessAnalysisPass::ID); // 活跃性分析肯定失效
+  analysisInvalidations.insert(&SysYAliasAnalysisPass::ID); // 别名分析必须失效，因为Mem2Reg改变了内存访问模式
+  analysisInvalidations.insert(&SysYSideEffectAnalysisPass::ID); // 副作用分析也可能失效
   // analysisInvalidations.insert(&LoopInfoAnalysisPass::ID); // 循环信息可能失效
-  // analysisInvalidations.insert(&SideEffectInfoAnalysisPass::ID); // 副作用分析可能失效
   // 其他所有依赖于数据流或 IR 结构的分析都可能失效。
 }
 

src/midend/Pass/Optimize/Reg2Mem.cpp

@@ -74,7 +74,7 @@ void Reg2MemContext::allocateMemoryForSSAValues(Function *func) {
     // 默认情况下，将所有参数是提升到内存
     if (isPromotableToMemory(arg)) {
       // 参数的类型就是 AllocaInst 需要分配的类型
-      AllocaInst *alloca = builder->createAllocaInst(Type::getPointerType(arg->getType()), {}, arg->getName() + ".reg2mem");
+      AllocaInst *alloca = builder->createAllocaInst(Type::getPointerType(arg->getType()), arg->getName() + ".reg2mem");
       // 将参数值 store 到 alloca 中 (这是 Mem2Reg 逆转的关键一步)
       valueToAllocaMap[arg] = alloca;
 
@@ -103,7 +103,7 @@ void Reg2MemContext::allocateMemoryForSSAValues(Function *func) {
         // AllocaInst 应该在入口块，而不是当前指令所在块
         // 这里我们只是创建，并稍后调整其位置
         // 通常的做法是在循环结束后统一将 alloca 放到 entryBlock 的顶部
-        AllocaInst *alloca = builder->createAllocaInst(Type::getPointerType(inst.get()->getType()), {}, inst.get()->getName() + ".reg2mem");
+        AllocaInst *alloca = builder->createAllocaInst(Type::getPointerType(inst.get()->getType()), inst.get()->getName() + ".reg2mem");
         valueToAllocaMap[inst.get()] = alloca;
       }
     }
@@ -148,8 +148,8 @@ void Reg2MemContext::rewritePhis(Function *func) {
           // 1. 为 Phi 指令的每个入边，在前驱块的末尾插入 Store 指令
           // PhiInst 假设有 getIncomingValues() 和 getIncomingBlocks()
           for (unsigned i = 0; i < phiInst->getNumIncomingValues(); ++i) {         // 假设 PhiInst 是通过操作数来管理入边的
-            Value *incomingValue = phiInst->getValue(i);                   // 获取入值
-            BasicBlock *incomingBlock = phiInst->getBlock(i); // 获取对应的入块
+            Value *incomingValue = phiInst->getIncomingValue(i);                   // 获取入值
+            BasicBlock *incomingBlock = phiInst->getIncomingBlock(i); // 获取对应的入块
 
             // 在入块的跳转指令之前插入 StoreInst
             // 需要找到 incomingBlock 的终结指令 (Terminator Instruction)
@@ -181,8 +181,7 @@ void Reg2MemContext::rewritePhis(Function *func) {
   // 实际删除 Phi 指令
   for (auto phi : phisToErase) {
     if (phi && phi->getParent()) {
-      SysYIROptUtils::usedelete(phi);    // 清理 use-def 链
-      phi->getParent()->removeInst(phi); // 从基本块中删除
+      SysYIROptUtils::usedelete(phi);
     }
   }
 }

src/midend/Pass/Optimize/SysYIRCFGOpt.cpp

@@ -1,12 +1,12 @@
 #include "SysYIRCFGOpt.h"
 #include "SysYIROptUtils.h"
 #include <cassert>
+#include <iostream>
 #include <list>
 #include <map>
 #include <memory>
-#include <string>
-#include <iostream>
 #include <queue> // 引入队列，SysYDelNoPreBLock需要
+#include <string>
 
 namespace sysy {
 
@@ -18,7 +18,6 @@ void *SysYBlockMergePass::ID = (void *)&SysYBlockMergePass::ID;
 void *SysYAddReturnPass::ID = (void *)&SysYAddReturnPass::ID;
 void *SysYCondBr2BrPass::ID = (void *)&SysYCondBr2BrPass::ID;
 
-
 // ======================================================================
 // SysYCFGOptUtils: 辅助工具类，包含实际的CFG优化逻辑
 // ======================================================================
@@ -26,40 +25,42 @@ void *SysYCondBr2BrPass::ID = (void *)&SysYCondBr2BrPass::ID;
 // 删除br后的无用指令
 bool SysYCFGOptUtils::SysYDelInstAfterBr(Function *func) {
   bool changed = false;
-  
+
   auto basicBlocks = func->getBasicBlocks();
   for (auto &basicBlock : basicBlocks) {
     bool Branch = false;
     auto &instructions = basicBlock->getInstructions();
     auto Branchiter = instructions.end();
     for (auto iter = instructions.begin(); iter != instructions.end(); ++iter) {
-      if ((*iter)->isTerminator()){
+      if ((*iter)->isTerminator()) {
         Branch = true;
         Branchiter = iter;
         break;
       }
     }
-    if (Branchiter != instructions.end()) ++Branchiter;
+    if (Branchiter != instructions.end())
+      ++Branchiter;
     while (Branchiter != instructions.end()) {
       changed = true;
-      Branchiter = instructions.erase(Branchiter);
+      Branchiter = SysYIROptUtils::usedelete(Branchiter); // 删除指令
     }
-    
-    if (Branch) {  // 更新前驱后继关系
-      auto thelastinstinst = basicBlock->getInstructions().end();
-      --thelastinstinst;
+
+    if (Branch) { // 更新前驱后继关系
+      auto thelastinstinst = basicBlock->terminator();
       auto &Successors = basicBlock->getSuccessors();
       for (auto iterSucc = Successors.begin(); iterSucc != Successors.end();) {
         (*iterSucc)->removePredecessor(basicBlock.get());
         basicBlock->removeSuccessor(*iterSucc);
       }
       if (thelastinstinst->get()->isUnconditional()) {
-        BasicBlock* branchBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinstinst->get()->getOperand(0));
+        auto brinst = dynamic_cast<UncondBrInst *>(thelastinstinst->get());
+        BasicBlock *branchBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(brinst->getBlock());
         basicBlock->addSuccessor(branchBlock);
         branchBlock->addPredecessor(basicBlock.get());
       } else if (thelastinstinst->get()->isConditional()) {
-        BasicBlock* thenBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinstinst->get()->getOperand(1));
-        BasicBlock* elseBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinstinst->get()->getOperand(2));
+        auto brinst = dynamic_cast<CondBrInst *>(thelastinstinst->get());
+        BasicBlock *thenBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(brinst->getThenBlock());
+        BasicBlock *elseBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(brinst->getElseBlock());
         basicBlock->addSuccessor(thenBlock);
         basicBlock->addSuccessor(elseBlock);
         thenBlock->addPredecessor(basicBlock.get());
@@ -75,38 +76,48 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelInstAfterBr(Function *func) {
 bool SysYCFGOptUtils::SysYBlockMerge(Function *func) {
   bool changed = false;
 
-  for (auto blockiter = func->getBasicBlocks().begin();
-        blockiter != func->getBasicBlocks().end();) {
+  for (auto blockiter = func->getBasicBlocks().begin(); blockiter != func->getBasicBlocks().end();) {
+    // 检查当前块是是不是entry块
+    if( blockiter->get() == func->getEntryBlock() ) {
+      blockiter++;
+      continue; // 跳过入口块
+    }
     if (blockiter->get()->getNumSuccessors() == 1) {
       // 如果当前块只有一个后继块
       // 且后继块只有一个前驱块
       // 则将当前块和后继块合并
       if (((blockiter->get())->getSuccessors()[0])->getNumPredecessors() == 1) {
         // std::cout << "merge block: " << blockiter->get()->getName() << std::endl;
-        BasicBlock* block = blockiter->get();
-        BasicBlock* nextBlock = blockiter->get()->getSuccessors()[0];
+        BasicBlock *block = blockiter->get();
+        BasicBlock *nextBlock = blockiter->get()->getSuccessors()[0];
         // auto nextarguments = nextBlock->getArguments();
-        // 删除br指令
+        // 删除block的br指令
         if (block->getNumInstructions() != 0) {
-          auto thelastinstinst = block->end();
-          (--thelastinstinst);
+          auto thelastinstinst = block->terminator();
           if (thelastinstinst->get()->isUnconditional()) {
-            SysYIROptUtils::usedelete(thelastinstinst->get());
-            thelastinstinst = block->getInstructions().erase(thelastinstinst);
+            thelastinstinst = SysYIROptUtils::usedelete(thelastinstinst);
           } else if (thelastinstinst->get()->isConditional()) {
-            // 如果是条件分支，判断条件是否相同，主要优化相同布尔表达式
-            if (thelastinstinst->get()->getOperand(1)->getName() == thelastinstinst->get()->getOperand(1)->getName()) {
-              SysYIROptUtils::usedelete(thelastinstinst->get());
-              thelastinstinst = block->getInstructions().erase(thelastinstinst); 
+            // 按道理不会走到这个分支
+            // 如果是条件分支，查看then else是否相同
+            auto brinst = dynamic_cast<CondBrInst *>(thelastinstinst->get());
+            if (brinst->getThenBlock() == brinst->getElseBlock()) {
+              thelastinstinst = SysYIROptUtils::usedelete(thelastinstinst);
+            }
+            else{
+              assert(false && "SysYBlockMerge: unexpected conditional branch with different then and else blocks");
             }
           }
         }
         // 将后继块的指令移动到当前块
         // 并将后继块的父指针改为当前块
         for (auto institer = nextBlock->begin(); institer != nextBlock->end();) {
-          institer->get()->setParent(block);
-          block->getInstructions().emplace_back(institer->release());
-          institer = nextBlock->getInstructions().erase(institer);   
+          // institer->get()->setParent(block);
+          // block->getInstructions().emplace_back(institer->release());
+          // 用usedelete删除会导致use关系被删除我只希望移动指令到当前块
+          // institer = SysYIROptUtils::usedelete(institer);
+          // institer = nextBlock->getInstructions().erase(institer);
+          institer = nextBlock->moveInst(institer, block->getInstructions().end(), block);
+          
         }
         // 更新前驱后继关系，类似树节点操作
         block->removeSuccessor(nextBlock);
@@ -137,323 +148,433 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYBlockMerge(Function *func) {
 
 // 删除无前驱块，兼容SSA后的处理
 bool SysYCFGOptUtils::SysYDelNoPreBLock(Function *func) {
-  
-  bool changed = false;
+  bool changed = false;                   // 标记是否有基本块被删除
+  std::set<BasicBlock *> reachableBlocks; // 用于存储所有可达的基本块
+  std::queue<BasicBlock *> blockQueue;    // BFS 遍历队列
 
-  for (auto &block : func->getBasicBlocks()) {
-    block->setreachableFalse();
+  BasicBlock *entryBlock = func->getEntryBlock();
+  if (entryBlock) {                     // 确保函数有入口块
+    reachableBlocks.insert(entryBlock); // 将入口块标记为可达
+    blockQueue.push(entryBlock);        // 入口块入队
   }
-  // 对函数基本块做一个拓扑排序，排查不可达基本块
-  auto entryBlock = func->getEntryBlock();
-  entryBlock->setreachableTrue();
-  std::queue<BasicBlock *> blockqueue;
-  blockqueue.push(entryBlock);
-  while (!blockqueue.empty()) {
-    auto block = blockqueue.front();
-    blockqueue.pop();
-    for (auto &succ : block->getSuccessors()) {
-      if (!succ->getreachable()) {
-        succ->setreachableTrue();
-        blockqueue.push(succ);
+  // 如果没有入口块（比如一个空函数），则没有块是可达的，所有块都将被删除。
+
+  while (!blockQueue.empty()) { // BFS 遍历：只要队列不空
+    BasicBlock *currentBlock = blockQueue.front();
+    blockQueue.pop(); // 取出当前块
+
+    for (auto &succ : currentBlock->getSuccessors()) { // 遍历当前块的所有后继
+      // 如果后继块不在 reachableBlocks 中（即尚未被访问过）
+      if (reachableBlocks.find(succ) == reachableBlocks.end()) {
+        reachableBlocks.insert(succ); // 标记为可达
+        blockQueue.push(succ);        // 入队，以便继续遍历
       }
     }
   }
 
-  // 删除不可达基本块指令
-  for (auto blockIter = func->getBasicBlocks().begin(); blockIter != func->getBasicBlocks().end(); blockIter++) {
-    if (!blockIter->get()->getreachable()) {
-      for (auto instIter = blockIter->get()->getInstructions().begin();
-          instIter != blockIter->get()->getInstructions().end();) {
-        SysYIROptUtils::usedelete(instIter->get());
-        instIter = blockIter->get()->getInstructions().erase(instIter);
+  std::vector<BasicBlock *> blocksToDelete; // 用于存储所有不可达的基本块
+
+  for (auto &blockPtr : func->getBasicBlocks()) {
+    BasicBlock *block = blockPtr.get();
+    // 如果当前块不在 reachableBlocks 集合中，说明它是不可达的
+    if (reachableBlocks.find(block) == reachableBlocks.end()) {
+      blocksToDelete.push_back(block); // 将其加入待删除列表
+      changed = true;                  // 只要找到一个不可达块，就说明函数发生了改变
+    }
+  }
+
+  for (BasicBlock *unreachableBlock : blocksToDelete) {
+    // 遍历不可达块中的所有指令，并删除它们
+    for (auto instIter = unreachableBlock->getInstructions().begin();
+         instIter != unreachableBlock->getInstructions().end();) {
+      instIter = SysYIROptUtils::usedelete(instIter);
+    }
+  }
+
+  for (BasicBlock *unreachableBlock : blocksToDelete) {
+    for (BasicBlock *succBlock : unreachableBlock->getSuccessors()) {
+      // 只有当后继块自身是可达的（没有被删除）时才需要处理
+      if (reachableBlocks.count(succBlock)) {
+        for (auto &phiInstPtr : succBlock->getInstructions()) {
+          // Phi 指令总是在基本块的开头。一旦遇到非 Phi 指令即可停止。
+          if (phiInstPtr->getKind() != Instruction::kPhi) {
+            break;
+          }
+          // 将这个 Phi 节点中来自不可达前驱（unreachableBlock）的输入参数删除
+          dynamic_cast<PhiInst *>(phiInstPtr.get())->removeIncomingBlock(unreachableBlock);
+        }
       }
     }
   }
 
-  
   for (auto blockIter = func->getBasicBlocks().begin(); blockIter != func->getBasicBlocks().end();) {
-    if (!blockIter->get()->getreachable()) {
-      for (auto succblock : blockIter->get()->getSuccessors()) {
-        for (auto &phiinst : succblock->getInstructions()) {
-        if (phiinst->getKind() != Instruction::kPhi) {
-          break;
-        }
-          // 使用 delBlk 方法正确地删除对应于被删除基本块的传入值
-          dynamic_cast<PhiInst *>(phiinst.get())->delBlk(blockIter->get());
-        }
-      }
-      // 删除不可达基本块，注意迭代器不可达问题
+    BasicBlock *currentBlock = blockIter->get();
+    // 如果当前块不在可达块集合中，则将其从函数中移除
+    if (reachableBlocks.find(currentBlock) == reachableBlocks.end()) {
+      // func->removeBasicBlock 应该返回下一个有效的迭代器
       func->removeBasicBlock((blockIter++)->get());
-      changed = true;
     } else {
-      blockIter++;
+      blockIter++; // 如果可达，则移动到下一个块
     }
   }
-  
+
   return changed;
 }
 
-// 删除空块
-bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
+bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
   bool changed = false;
 
-  // 收集不可达基本块
-  // 这里的不可达基本块是指没有实际指令的基本块
-  // 当一个基本块没有实际指令例如只有phi指令和一个uncondbr指令时，也会被视作不可达
-  auto basicBlocks = func->getBasicBlocks();
-  std::map<sysy::BasicBlock *, BasicBlock *> EmptyBlocks;
-  // 空块儿和后继的基本块的映射
-  for (auto &basicBlock : basicBlocks) {
-    if (basicBlock->getNumInstructions() == 0) {
-      if (basicBlock->getNumSuccessors() == 1) {
-        EmptyBlocks[basicBlock.get()] = basicBlock->getSuccessors().front();
-      }
-    }
-    else{
-      // 如果只有phi指令和一个uncondbr。(phi)*(uncondbr)?
-        // 判断除了最后一个指令之外是不是只有phi指令
-      bool onlyPhi = true;
-      for (auto &inst : basicBlock->getInstructions()) {
-        if (!inst->isPhi() && !inst->isUnconditional()) {
-          onlyPhi = false;
-          break;
-        }
-      }
-      if(onlyPhi && basicBlock->getNumSuccessors() == 1) // 确保有后继且只有一个
-        EmptyBlocks[basicBlock.get()] = basicBlock->getSuccessors().front();
-    }
+  // 步骤 1: 识别并映射所有符合“空块”定义的基本块及其目标后继
+  // 使用 std::map 来存储 <空块, 空块跳转目标>
+  // 这样可以处理空块链：A -> B -> C，如果 B 是空块，A 应该跳到 C
+  std::map<BasicBlock *, BasicBlock *> emptyBlockRedirectMap;
+
+  // 为了避免在遍历 func->getBasicBlocks() 时修改它导致迭代器失效，
+  // 我们先收集所有的基本块。
+  std::vector<BasicBlock *> allBlocks;
+  for (auto &blockPtr : func->getBasicBlocks()) {
+    allBlocks.push_back(blockPtr.get());
   }
-  // 更新基本块信息，增加必要指令
-  for (auto &basicBlock : basicBlocks) {
-    // 把空块转换成只有跳转指令的不可达块 (这段逻辑在优化遍中可能需要调整，这里是原样保留)
-    // 通常，DelEmptyBlock 应该在BlockMerge之后运行，如果存在完全空块，它会尝试填充一个Br指令。
-    // 但是，它主要目的是重定向跳转。
-    if (distance(basicBlock->begin(), basicBlock->end()) == 0) {
-      if (basicBlock->getNumSuccessors() == 0) {
-        continue;
-      }
-      if (basicBlock->getNumSuccessors() > 1) {
-        // 如果一个空块有多个后继，说明CFG结构有问题或者需要特殊处理，这里简单assert
-        assert(false && "Empty block with multiple successors found during SysYDelEmptyBlock");
-      }
-      // 这里的逻辑有点问题，如果一个块是空的，且只有一个后继，应该直接跳转到后继。
-      // 如果这个块最终被删除了，那么其前驱也需要重定向。
-      // 这个循环的目的是重定向现有的跳转指令，而不是创建新的。
-      // 所以下面的逻辑才是核心。
-      // pBuilder->setPosition(basicBlock.get(), basicBlock->end());
-      // pBuilder->createUncondBrInst(basicBlock->getSuccessors()[0], {});
+
+  for (BasicBlock *block : allBlocks) {
+    // 入口块通常不应该被认为是空块并删除，除非它没有实际指令且只有一个后继，
+    // 但为了安全起见，通常会跳过入口块的删除。
+    // 如果入口块是空的，它应该被合并到它的后继，但处理起来更复杂，这里先不处理入口块为空的情况
+    if (block == func->getEntryBlock()) {
       continue;
     }
 
-    auto thelastinst = basicBlock->getInstructions().end();
-    --thelastinst;
-
-    // 根据br指令传递的后继块信息，跳过空块链
-    if (thelastinst->get()->isUnconditional()) {
-      BasicBlock* OldBrBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0));
-      BasicBlock *thelastBlockOld = nullptr;
-      // 如果空块链表为多个块
-      while (EmptyBlocks.count(dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0)))) {
-        thelastBlockOld = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0));
-        thelastinst->get()->replaceOperand(0, EmptyBlocks[thelastBlockOld]);
-      }
-
-      // 如果有重定向发生
-      if (thelastBlockOld != nullptr) {
-          basicBlock->removeSuccessor(OldBrBlock);
-          OldBrBlock->removePredecessor(basicBlock.get());
-          basicBlock->addSuccessor(dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0)));
-          dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0))->addPredecessor(basicBlock.get());
-          changed = true; // 标记IR被修改
-      }
-
-
-      if (thelastBlockOld != nullptr) {
-        for (auto &InstInNew : dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0))->getInstructions()) {
-        if (InstInNew->isPhi()) {
-          // 使用 delBlk 方法删除 oldBlock 对应的传入值
-          dynamic_cast<PhiInst *>(InstInNew.get())->delBlk(thelastBlockOld);
-        } else {
+    // 检查基本块是否是空的：除了Phi指令外，只包含一个终止指令 (Terminator)
+    // 且该终止指令必须是无条件跳转。
+    // 空块必须只有一个后继才能被简化
+    if (block->getNumSuccessors() == 1) {
+      bool hasNonPhiNonTerminator = false;
+      // 遍历除了最后一个指令之外的指令
+      for (auto instIter = block->getInstructions().begin(); instIter != block->getInstructions().end();) {
+        // 如果是终止指令（例如 br, ret），且不是最后一个指令，则该块有问题
+        if ((*instIter)->isTerminator() && instIter != block->terminator()) {
+          hasNonPhiNonTerminator = true;
           break;
         }
-  }
-      }
-
-    } else if (thelastinst->get()->getKind() == Instruction::kCondBr) {
-      auto OldThenBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1));
-      auto OldElseBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2));
-      bool thenChanged = false;
-      bool elseChanged = false;
-
-
-      BasicBlock *thelastBlockOld = nullptr;
-      while (EmptyBlocks.count(dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1)))) {
-        thelastBlockOld = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1));
-        thelastinst->get()->replaceOperand(
-            1, EmptyBlocks[dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1))]);
-        thenChanged = true;
-      }
-
-      if (thenChanged) {
-        basicBlock->removeSuccessor(OldThenBlock);
-        OldThenBlock->removePredecessor(basicBlock.get());
-        basicBlock->addSuccessor(dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1)));
-        dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1))->addPredecessor(basicBlock.get());
-        changed = true; // 标记IR被修改
-      }
-      
-      // 处理 then 和 else 分支合并的情况
-      if (dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1)) ==
-          dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2))) {
-        auto thebrBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1));
-        SysYIROptUtils::usedelete(thelastinst->get());
-        thelastinst = basicBlock->getInstructions().erase(thelastinst);
-        pBuilder->setPosition(basicBlock.get(), basicBlock->end());
-        pBuilder->createUncondBrInst(thebrBlock, {});
-        changed = true; // 标记IR被修改
-        continue;
-      }
-      
-      if (thelastBlockOld != nullptr) {
-        for (auto &InstInNew : dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1))->getInstructions()) {
-          if (InstInNew->isPhi()) {
-            // 使用 delBlk 方法删除 oldBlock 对应的传入值
-            dynamic_cast<PhiInst *>(InstInNew.get())->delBlk(thelastBlockOld);
-          } else {
-            break;
+        // 如果不是 Phi 指令且不是终止指令
+        if (!(*instIter)->isPhi() && !(*instIter)->isTerminator()) {
+          hasNonPhiNonTerminator = true;
+          break;
+        }
+        ++instIter;
+        if (!hasNonPhiNonTerminator &&
+            instIter == block->getInstructions().end()) { // 如果块中只有 Phi 指令和一个 Terminator
+          // 确保最后一个指令是无条件跳转
+          auto lastInst = block->terminator()->get();
+          if (lastInst && lastInst->isUnconditional()) {
+            emptyBlockRedirectMap[block] = block->getSuccessors().front();
           }
-       }
-      }
-
-      thelastBlockOld = nullptr;
-      while (EmptyBlocks.count(dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2)))) {
-        thelastBlockOld = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2));
-        thelastinst->get()->replaceOperand(
-            2, EmptyBlocks[dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2))]);
-        elseChanged = true;
-      }
-      
-      if (elseChanged) {
-        basicBlock->removeSuccessor(OldElseBlock);
-        OldElseBlock->removePredecessor(basicBlock.get());
-        basicBlock->addSuccessor(dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2)));
-        dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2))->addPredecessor(basicBlock.get());
-        changed = true; // 标记IR被修改
-      }
-
-      // 处理 then 和 else 分支合并的情况
-      if (dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1)) ==
-          dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2))) {
-        auto thebrBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(1));
-        SysYIROptUtils::usedelete(thelastinst->get());
-        thelastinst = basicBlock->getInstructions().erase(thelastinst);
-        pBuilder->setPosition(basicBlock.get(), basicBlock->end());
-        pBuilder->createUncondBrInst(thebrBlock, {});
-        changed = true; // 标记IR被修改
-        continue;
-      }
-      
-
-      // 如果有重定向发生
-      // 需要更新后继块的前驱关系
-      if (thelastBlockOld != nullptr) {
-        for (auto &InstInNew : dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(2))->getInstructions()) {
-          if (InstInNew->isPhi()) {
-            // 使用 delBlk 方法删除 oldBlock 对应的传入值
-            dynamic_cast<PhiInst *>(InstInNew.get())->delBlk(thelastBlockOld);
-          } else {
-            break;
-          }
-        } 
-      }
-      
-    } else {
-      // 如果不是终止指令，但有后继 (例如，末尾没有显式终止指令的块)
-      // 这段逻辑可能需要更严谨的CFG检查来确保正确性
-      if (basicBlock->getNumSuccessors() == 1) {
-        // 这里的逻辑似乎是想为没有terminator的块添加一个，但通常这应该在CFG构建阶段完成。
-        // 如果这里仍然执行，确保它符合预期。
-        // pBuilder->setPosition(basicBlock.get(), basicBlock->end());
-        // pBuilder->createUncondBrInst(basicBlock->getSuccessors()[0], {});
-        // auto thelastinst = basicBlock->getInstructions().end();
-        // (--thelastinst);
-        // auto OldBrBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0));
-        // sysy::BasicBlock *thelastBlockOld = nullptr;
-        // while (EmptyBlocks.find(dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0))) !=
-        //         EmptyBlocks.end()) {
-        //   thelastBlockOld = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0));
-
-        //   thelastinst->get()->replaceOperand(
-        //       0, EmptyBlocks[dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0))]);
-        // }
-        
-        // basicBlock->removeSuccessor(OldBrBlock);
-        // OldBrBlock->removePredecessor(basicBlock.get());
-        // basicBlock->addSuccessor(dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0)));
-        // dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0))->addPredecessor(basicBlock.get());
-        // changed = true; // 标记IR被修改
-        // if (thelastBlockOld != nullptr) {
-        //   int indexphi = 0;
-        //   for (auto &pred : dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0))->getPredecessors()) {
-        //     if (pred == thelastBlockOld) {
-        //       break;
-        //     }
-        //     indexphi++;
-        //   }
-
-        //   for (auto &InstInNew : dynamic_cast<BasicBlock *>(thelastinst->get()->getOperand(0))->getInstructions()) {
-        //     if (InstInNew->isPhi()) {
-        //       dynamic_cast<PhiInst *>(InstInNew.get())->removeOperand(indexphi + 1);
-        //     } else {
-        //       break;
-        //     }
-        //   }
-        // }
+        }
       }
     }
   }
 
-  // 真正的删除空块
-  for (auto iter = func->getBasicBlocks().begin(); iter != func->getBasicBlocks().end();) {
-    
-    if (EmptyBlocks.count(iter->get())) {
-      // EntryBlock跳过
-      if (iter->get() == func->getEntryBlock()) {
-        ++iter;
-        continue;
+  // 步骤 2: 遍历 emptyBlockRedirectMap，处理空块链
+  // 确保每个空块都直接重定向到其最终的非空后继块
+  for (auto const &[emptyBlock, directSucc] : emptyBlockRedirectMap) {
+    BasicBlock *targetBlock = directSucc;
+    // 沿着空块链一直找到最终的非空块目标
+    while (emptyBlockRedirectMap.count(targetBlock)) {
+      targetBlock = emptyBlockRedirectMap[targetBlock];
+    }
+    emptyBlockRedirectMap[emptyBlock] = targetBlock; // 更新映射到最终目标
+  }
+
+  // 步骤 3: 遍历所有基本块，重定向其终止指令，绕过空块
+  // 注意：这里需要再次遍历所有块，包括可能成为新目标的块
+  for (BasicBlock *currentBlock : allBlocks) {
+    // 如果 currentBlock 本身就是个空块，它会通过其前驱的重定向被处理，这里跳过
+    if (emptyBlockRedirectMap.count(currentBlock)) {
+      continue;
+    }
+
+    // 获取当前块的最后一个指令（终止指令）
+    if (currentBlock->getInstructions().empty()) {
+      // 理论上，除了入口块和可能被合并的空块外，所有块都应该有终止指令
+      // 如果这里碰到空块，可能是逻辑错误或者需要特殊处理
+      continue;
+    }
+
+    std::function<Value *(Value *, BasicBlock *)> getUltimateSourceValue = [&](Value *val, BasicBlock *currentDefBlock) -> Value * {
+      
+      if(!dynamic_cast<Instruction *>(val)) {
+        // 如果 val 不是指令，直接返回它
+        return val;
+      }
+      Instruction *inst = dynamic_cast<Instruction *>(val);
+      // 如果定义指令不在任何空块中，它就是最终来源
+      if (!emptyBlockRedirectMap.count(currentDefBlock)) {
+        return val;
       }
 
-      for (auto instIter = iter->get()->getInstructions().begin();
-         instIter != iter->get()->getInstructions().end();) {
-        SysYIROptUtils::usedelete(instIter->get()); // 仅删除 use 关系
-        // 显式地从基本块中删除指令并更新迭代器
-        instIter = iter->get()->getInstructions().erase(instIter);
+      // 如果是 Phi 指令，且它在空块中，则继续追溯其在空块链中前驱的传入值
+      if (inst->getKind() == Instruction::kPhi) {
+        PhiInst *phi = dynamic_cast<PhiInst *>(inst);
+        // 查找哪个前驱是空块链中的上一个块
+        for (size_t i = 0; i < phi->getNumOperands(); i += 2) {
+          BasicBlock *incomingBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(phi->getOperand(i + 1));
+          // 检查 incomingBlock 是否是当前空块的前驱，且也在空块映射中（或就是 P）
+          // 找到在空块链中导致 currentDefBlock 的那个前驱块
+          if (emptyBlockRedirectMap.count(incomingBlock) || incomingBlock == currentBlock) {
+            // 递归追溯该传入值
+            return getUltimateSourceValue(phi->getValfromBlk(incomingBlock), incomingBlock);
+          }
+        }
       }
-      // 删除不可达基本块的phi指令的操作数
-      for (auto &succ : iter->get()->getSuccessors()) {
-        for (auto &instinsucc : succ->getInstructions()) {
-          if (instinsucc->isPhi()) {
-            // iter->get() 就是当前被删除的空基本块，它作为前驱连接到这里的Phi指令
-            dynamic_cast<PhiInst *>(instinsucc.get())->delBlk(iter->get());
+      // 如果是其他指令或者无法追溯到Phi链，则认为它在空块中产生，无法安全传播，返回null或原值
+      // 在严格的空块定义下，除了Phi和Terminator，不应有其他指令产生值。
+      return val; // Fallback: If not a Phi, or unable to trace, return itself (may be dangling)
+    };
+
+    auto lastInst = currentBlock->getInstructions().back().get();
+
+    if (lastInst->isUnconditional()) { // 无条件跳转
+      UncondBrInst *brInst = dynamic_cast<UncondBrInst *>(lastInst);
+      BasicBlock *oldTarget = dynamic_cast<BasicBlock *>(brInst->getBlock()); // 原始跳转目标
+
+      if (emptyBlockRedirectMap.count(oldTarget)) {               // 如果目标是空块
+        BasicBlock *newTarget = emptyBlockRedirectMap[oldTarget]; // 获取最终目标
+
+        // 更新 CFG 关系
+        currentBlock->removeSuccessor(oldTarget);
+        oldTarget->removePredecessor(currentBlock);
+
+        brInst->replaceOperand(0, newTarget); // 更新跳转指令的操作数
+        currentBlock->addSuccessor(newTarget);
+        newTarget->addPredecessor(currentBlock);
+
+        changed = true; // 标记发生改变
+
+        for (auto &phiInstPtr : newTarget->getInstructions()) {
+          if (phiInstPtr->getKind() == Instruction::kPhi) {
+            PhiInst *phiInst = dynamic_cast<PhiInst *>(phiInstPtr.get());
+            BasicBlock *actualEmptyPredecessorOfS = nullptr;
+            for (size_t i = 0; i < phiInst->getNumOperands(); i += 2) {
+              BasicBlock *incomingBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(phiInst->getOperand(i + 1));
+              if (incomingBlock && emptyBlockRedirectMap.count(incomingBlock) &&
+                  emptyBlockRedirectMap[incomingBlock] == newTarget) {
+                actualEmptyPredecessorOfS = incomingBlock;
+                break;
+              }
+            }
+
+            if (actualEmptyPredecessorOfS) {
+              // 获取 Phi 节点原本从 actualEmptyPredecessorOfS 接收的值
+              Value *valueFromEmptyPredecessor = phiInst->getValfromBlk(actualEmptyPredecessorOfS);
+
+              // 追溯这个值，找到它在非空块中的最终来源
+              // currentBlock 是 P
+              // oldTarget 是 E1 (链的起点)
+              // actualEmptyPredecessorOfS 是 En (链的终点，S 的前驱)
+              Value *ultimateSourceValue = getUltimateSourceValue(valueFromEmptyPredecessor, actualEmptyPredecessorOfS);
+
+              // 替换 Phi 节点的传入块和传入值
+              if (ultimateSourceValue) { // 确保成功追溯到有效来源
+                // phiInst->replaceIncoming(actualEmptyPredecessorOfS, currentBlock, ultimateSourceValue);
+                phiInst->replaceIncomingBlock(actualEmptyPredecessorOfS, currentBlock, ultimateSourceValue);
+              } else {
+                assert(false && "[DelEmptyBlock] Unable to trace a valid source for Phi instruction");
+                // 无法追溯到有效来源，这可能是个错误或特殊情况
+                // 此时可能需要移除该 Phi 项，或者插入一个 undef 值
+                phiInst->getValfromBlk(actualEmptyPredecessorOfS);
+              }
+            }
           } else {
-            // Phi 指令通常在基本块的开头，如果不是 Phi 指令就停止检查
             break;
           }
         }
       }
 
-      func->removeBasicBlock((iter++)->get());
-      changed = true;
-    } else {
-      ++iter;
+    } else if (lastInst->getKind() == Instruction::kCondBr) { // 条件跳转
+      CondBrInst *condBrInst = dynamic_cast<CondBrInst *>(lastInst);
+      BasicBlock *oldThenTarget = dynamic_cast<BasicBlock *>(condBrInst->getThenBlock());
+      BasicBlock *oldElseTarget = dynamic_cast<BasicBlock *>(condBrInst->getElseBlock());
+
+      bool thenPathChanged = false;
+      bool elsePathChanged = false;
+
+      // 处理 Then 分支
+      if (emptyBlockRedirectMap.count(oldThenTarget)) {
+        BasicBlock *newThenTarget = emptyBlockRedirectMap[oldThenTarget];
+        condBrInst->replaceOperand(1, newThenTarget); // 更新跳转指令操作数
+
+        currentBlock->removeSuccessor(oldThenTarget);
+        oldThenTarget->removePredecessor(currentBlock);
+        currentBlock->addSuccessor(newThenTarget);
+        newThenTarget->addPredecessor(currentBlock);
+        thenPathChanged = true;
+        changed = true;
+
+        // 处理新 Then 目标块中的 Phi 指令
+        // for (auto &phiInstPtr : newThenTarget->getInstructions()) {
+        //   if (phiInstPtr->getKind() == Instruction::kPhi) {
+        //     dynamic_cast<PhiInst *>(phiInstPtr.get())->delBlk(oldThenTarget);
+        //   } else {
+        //     break;
+        //   }
+        // }
+        for (auto &phiInstPtr : newThenTarget->getInstructions()) {
+          if (phiInstPtr->getKind() == Instruction::kPhi) {
+            PhiInst *phiInst = dynamic_cast<PhiInst *>(phiInstPtr.get());
+            BasicBlock *actualEmptyPredecessorOfS = nullptr;
+            for (size_t i = 0; i < phiInst->getNumOperands(); i += 2) {
+              BasicBlock *incomingBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(phiInst->getOperand(i + 1));
+              if (incomingBlock && emptyBlockRedirectMap.count(incomingBlock) &&
+                  emptyBlockRedirectMap[incomingBlock] == newThenTarget) {
+                actualEmptyPredecessorOfS = incomingBlock;
+                break;
+              }
+            }
+
+            if (actualEmptyPredecessorOfS) {
+              // 获取 Phi 节点原本从 actualEmptyPredecessorOfS 接收的值
+              Value *valueFromEmptyPredecessor = phiInst->getValfromBlk(actualEmptyPredecessorOfS);
+
+              // 追溯这个值，找到它在非空块中的最终来源
+              // currentBlock 是 P
+              // oldTarget 是 E1 (链的起点)
+              // actualEmptyPredecessorOfS 是 En (链的终点，S 的前驱)
+              Value *ultimateSourceValue = getUltimateSourceValue(valueFromEmptyPredecessor, actualEmptyPredecessorOfS);
+
+              // 替换 Phi 节点的传入块和传入值
+              if (ultimateSourceValue) { // 确保成功追溯到有效来源
+                // phiInst->replaceIncoming(actualEmptyPredecessorOfS, currentBlock, ultimateSourceValue);
+                phiInst->replaceIncomingBlock(actualEmptyPredecessorOfS, currentBlock, ultimateSourceValue);
+              } else {
+                assert(false && "[DelEmptyBlock] Unable to trace a valid source for Phi instruction");
+                // 无法追溯到有效来源，这可能是个错误或特殊情况
+                // 此时可能需要移除该 Phi 项，或者插入一个 undef 值
+                phiInst->removeIncomingBlock(actualEmptyPredecessorOfS);
+              }
+            }
+          } else {
+            break;
+          }
+        }
+
+      }
+
+      // 处理 Else 分支
+      if (emptyBlockRedirectMap.count(oldElseTarget)) {
+        BasicBlock *newElseTarget = emptyBlockRedirectMap[oldElseTarget];
+        condBrInst->replaceOperand(2, newElseTarget); // 更新跳转指令操作数
+
+        currentBlock->removeSuccessor(oldElseTarget);
+        oldElseTarget->removePredecessor(currentBlock);
+        currentBlock->addSuccessor(newElseTarget);
+        newElseTarget->addPredecessor(currentBlock);
+        elsePathChanged = true;
+        changed = true;
+
+        // 处理新 Else 目标块中的 Phi 指令
+        // for (auto &phiInstPtr : newElseTarget->getInstructions()) {
+        //   if (phiInstPtr->getKind() == Instruction::kPhi) {
+        //     dynamic_cast<PhiInst *>(phiInstPtr.get())->delBlk(oldElseTarget);
+        //   } else {
+        //     break;
+        //   }
+        // }
+        for (auto &phiInstPtr : newElseTarget->getInstructions()) {
+          if (phiInstPtr->getKind() == Instruction::kPhi) {
+            PhiInst *phiInst = dynamic_cast<PhiInst *>(phiInstPtr.get());
+            BasicBlock *actualEmptyPredecessorOfS = nullptr;
+            for (size_t i = 0; i < phiInst->getNumOperands(); i += 2) {
+              BasicBlock *incomingBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(phiInst->getOperand(i + 1));
+              if (incomingBlock && emptyBlockRedirectMap.count(incomingBlock) &&
+                  emptyBlockRedirectMap[incomingBlock] == newElseTarget) {
+                actualEmptyPredecessorOfS = incomingBlock;
+                break;
+              }
+            }
+
+            if (actualEmptyPredecessorOfS) {
+              // 获取 Phi 节点原本从 actualEmptyPredecessorOfS 接收的值
+              Value *valueFromEmptyPredecessor = phiInst->getValfromBlk(actualEmptyPredecessorOfS);
+
+              // 追溯这个值，找到它在非空块中的最终来源
+              // currentBlock 是 P
+              // oldTarget 是 E1 (链的起点)
+              // actualEmptyPredecessorOfS 是 En (链的终点，S 的前驱)
+              Value *ultimateSourceValue = getUltimateSourceValue(valueFromEmptyPredecessor, actualEmptyPredecessorOfS);
+
+              // 替换 Phi 节点的传入块和传入值
+              if (ultimateSourceValue) { // 确保成功追溯到有效来源
+                // phiInst->replaceIncoming(actualEmptyPredecessorOfS, currentBlock, ultimateSourceValue);
+                phiInst->replaceIncomingBlock(actualEmptyPredecessorOfS, currentBlock, ultimateSourceValue);
+              } else {
+                assert(false && "[DelEmptyBlock] Unable to trace a valid source for Phi instruction");
+                // 无法追溯到有效来源，这可能是个错误或特殊情况
+                // 此时可能需要移除该 Phi 项，或者插入一个 undef 值
+                phiInst->removeIncomingBlock(actualEmptyPredecessorOfS);
+              }
+            }
+          } else {
+            break;
+          }
+        }
+      }
+
+      // 额外处理：如果条件跳转的两个分支现在指向同一个块，则可以简化为无条件跳转
+      if (condBrInst->getThenBlock() == condBrInst->getElseBlock()) {
+        BasicBlock *commonTarget = dynamic_cast<BasicBlock *>(condBrInst->getThenBlock());
+        SysYIROptUtils::usedelete(lastInst); // 删除旧的条件跳转指令
+        pBuilder->setPosition(currentBlock, currentBlock->end());
+        pBuilder->createUncondBrInst(commonTarget); // 插入新的无条件跳转指令
+
+        // 更安全地更新 CFG 关系
+        std::set<BasicBlock *> currentSuccessors;
+        currentSuccessors.insert(oldThenTarget);
+        currentSuccessors.insert(oldElseTarget);
+
+        // 移除旧的后继关系
+        for (BasicBlock *succ : currentSuccessors) {
+          currentBlock->removeSuccessor(succ);
+          succ->removePredecessor(currentBlock);
+        }
+        // 添加新的后继关系
+        currentBlock->addSuccessor(commonTarget);
+        commonTarget->addPredecessor(currentBlock);
+
+        changed = true;
+      }
     }
   }
-  
+
+  // 步骤 4: 真正地删除空基本块
+  // 注意：只能在所有跳转和 Phi 指令都更新完毕后才能删除这些块
+  for (auto blockIter = func->getBasicBlocks().begin(); blockIter != func->getBasicBlocks().end();) {
+    BasicBlock *currentBlock = blockIter->get();
+    if (emptyBlockRedirectMap.count(currentBlock)) { // 如果在空块映射中
+      // 入口块不应该被删除，即使它符合空块定义，因为函数需要一个入口
+      if (currentBlock == func->getEntryBlock()) {
+        ++blockIter;
+        continue;
+      }
+
+      // 在删除块之前，确保其内部指令被正确删除（虽然这类块指令很少）
+      for (auto instIter = currentBlock->getInstructions().begin();
+           instIter != currentBlock->getInstructions().end();) {
+        instIter = SysYIROptUtils::usedelete(instIter);
+      }
+
+      // 移除块
+      func->removeBasicBlock((blockIter++)->get());
+      changed = true;
+    } else {
+      ++blockIter;
+    }
+  }
+
   return changed;
 }
 
 // 如果函数没有返回指令，则添加一个默认返回指令(主要解决void函数没有返回指令的问题)
-bool SysYCFGOptUtils::SysYAddReturn(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
+bool SysYCFGOptUtils::SysYAddReturn(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
   bool changed = false;
   auto basicBlocks = func->getBasicBlocks();
   for (auto &block : basicBlocks) {
@@ -467,7 +588,8 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYAddReturn(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
         auto thelastinst = block->getInstructions().end();
         --thelastinst;
         if (thelastinst->get()->getKind() != Instruction::kReturn) {
-          // std::cout << "Warning: Function " << func->getName() << " has no return instruction, adding default return." << std::endl;
+          // std::cout << "Warning: Function " << func->getName() << " has no return instruction, adding default
+          // return." << std::endl;
 
           pBuilder->setPosition(block.get(), block->end());
           // TODO: 如果int float函数缺少返回值是否需要报错
@@ -483,7 +605,7 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYAddReturn(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
       }
     }
   }
-  
+
   return changed;
 }
 
@@ -491,18 +613,18 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYAddReturn(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
 // 主要针对已知条件值的分支转换为无条件分支
 // 例如 if (cond) { ... } else { ... } 中的 cond 已经
 // 确定为 true 或 false 的情况
-bool SysYCFGOptUtils::SysYCondBr2Br(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
+bool SysYCFGOptUtils::SysYCondBr2Br(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
   bool changed = false;
 
   for (auto &basicblock : func->getBasicBlocks()) {
     if (basicblock->getNumInstructions() == 0)
       continue;
-    
-    auto thelast = basicblock->getInstructions().end();
-    --thelast;
 
-    if (thelast->get()->isConditional()){
-      ConstantValue *constOperand = dynamic_cast<ConstantValue *>(thelast->get()->getOperand(0));
+    auto thelast = basicblock->terminator();
+
+    if (thelast->get()->isConditional()) {
+      auto condBrInst = dynamic_cast<CondBrInst *>(thelast->get());
+      ConstantValue *constOperand = dynamic_cast<ConstantValue *>(condBrInst->getCondition());
       std::string opname;
       int constint = 0;
       float constfloat = 0.0F;
@@ -521,32 +643,31 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYCondBr2Br(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
       if (constfloat_Use || constint_Use) {
         changed = true;
 
-        auto thenBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelast->get()->getOperand(1));
-        auto elseBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(thelast->get()->getOperand(2));
-        SysYIROptUtils::usedelete(thelast->get());
-        thelast = basicblock->getInstructions().erase(thelast);
+        auto thenBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(condBrInst->getThenBlock());
+        auto elseBlock = dynamic_cast<BasicBlock *>(condBrInst->getElseBlock());
+        thelast = SysYIROptUtils::usedelete(thelast);
         if ((constfloat_Use && constfloat == 1.0F) || (constint_Use && constint == 1)) {
           // cond为true或非0
           pBuilder->setPosition(basicblock.get(), basicblock->end());
-          pBuilder->createUncondBrInst(thenBlock, {});
-          
+          pBuilder->createUncondBrInst(thenBlock);
+
           // 更新CFG关系
           basicblock->removeSuccessor(elseBlock);
           elseBlock->removePredecessor(basicblock.get());
-          
+
           // 删除elseBlock的phi指令中对应的basicblock.get()的传入值
           for (auto &phiinst : elseBlock->getInstructions()) {
             if (phiinst->getKind() != Instruction::kPhi) {
               break;
             }
             // 使用 delBlk 方法删除 basicblock.get() 对应的传入值
-            dynamic_cast<PhiInst *>(phiinst.get())->delBlk(basicblock.get());
+            dynamic_cast<PhiInst *>(phiinst.get())->removeIncomingBlock(basicblock.get());
           }
-          
+
         } else { // cond为false或0
 
           pBuilder->setPosition(basicblock.get(), basicblock->end());
-          pBuilder->createUncondBrInst(elseBlock, {});
+          pBuilder->createUncondBrInst(elseBlock);
 
           // 更新CFG关系
           basicblock->removeSuccessor(thenBlock);
@@ -558,9 +679,8 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYCondBr2Br(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
               break;
             }
             // 使用 delBlk 方法删除 basicblock.get() 对应的传入值
-            dynamic_cast<PhiInst *>(phiinst.get())->delBlk(basicblock.get());
+            dynamic_cast<PhiInst *>(phiinst.get())->removeIncomingBlock(basicblock.get());
           }
-
         }
       }
     }
@@ -573,28 +693,28 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYCondBr2Br(Function *func, IRBuilder* pBuilder) {
 // 独立的CFG优化遍的实现
 // ======================================================================
 
-bool SysYDelInstAfterBrPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
+bool SysYDelInstAfterBrPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
   return SysYCFGOptUtils::SysYDelInstAfterBr(F);
 }
 
-bool SysYDelEmptyBlockPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
+bool SysYDelEmptyBlockPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
   return SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(F, pBuilder);
 }
 
-bool SysYDelNoPreBLockPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
+bool SysYDelNoPreBLockPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
   return SysYCFGOptUtils::SysYDelNoPreBLock(F);
 }
 
-bool SysYBlockMergePass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
-  return SysYCFGOptUtils::SysYBlockMerge(F);
+bool SysYBlockMergePass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) { 
+  return SysYCFGOptUtils::SysYBlockMerge(F); 
 }
 
-bool SysYAddReturnPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
+bool SysYAddReturnPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
   return SysYCFGOptUtils::SysYAddReturn(F, pBuilder);
 }
 
-bool SysYCondBr2BrPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) {
+bool SysYCondBr2BrPass::runOnFunction(Function *F, AnalysisManager &AM) {
   return SysYCFGOptUtils::SysYCondBr2Br(F, pBuilder);
 }
 
-}  // namespace sysy
+} // namespace sysy

src/midend/Pass/Pass.cpp

@@ -1,10 +1,23 @@
 #include "Dom.h"
 #include "Liveness.h"
+#include "Loop.h"
+#include "LoopCharacteristics.h"
+#include "AliasAnalysis.h"
+#include "CallGraphAnalysis.h"
+#include "SideEffectAnalysis.h"
 #include "SysYIRCFGOpt.h"
 #include "SysYIRPrinter.h"
 #include "DCE.h"
 #include "Mem2Reg.h"
 #include "Reg2Mem.h"
+#include "GVN.h"
+#include "SCCP.h"
+#include "BuildCFG.h"
+#include "LargeArrayToGlobal.h"
+#include "LoopNormalization.h"
+#include "LICM.h"
+#include "LoopStrengthReduction.h"
+#include "InductionVariableElimination.h"
 #include "Pass.h"
 #include <iostream>
 #include <queue>
@@ -34,10 +47,22 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
         3. 添加优化passid
     */
     // 注册分析遍
+    registerAnalysisPass<DominatorTreeAnalysisPass>();
+    registerAnalysisPass<LivenessAnalysisPass>();
     registerAnalysisPass<sysy::DominatorTreeAnalysisPass>();
     registerAnalysisPass<sysy::LivenessAnalysisPass>();
+    registerAnalysisPass<SysYAliasAnalysisPass>();           // 别名分析 (优先级高)
+    registerAnalysisPass<CallGraphAnalysisPass>();           // 调用图分析 (Module级别，独立分析)
+    registerAnalysisPass<SysYSideEffectAnalysisPass>();      // 副作用分析 (依赖别名分析和调用图)
+    registerAnalysisPass<LoopAnalysisPass>();
+    registerAnalysisPass<LoopCharacteristicsPass>();        // 循环特征分析依赖别名分析
 
     // 注册优化遍
+    registerOptimizationPass<BuildCFG>();
+    registerOptimizationPass<LargeArrayToGlobalPass>();
+
+    registerOptimizationPass<GVN>();
+    
     registerOptimizationPass<SysYDelInstAfterBrPass>();
     registerOptimizationPass<SysYDelNoPreBLockPass>();
     registerOptimizationPass<SysYBlockMergePass>();
@@ -48,13 +73,29 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
 
     registerOptimizationPass<DCE>();
     registerOptimizationPass<Mem2Reg>(builderIR);
+    registerOptimizationPass<LoopNormalizationPass>(builderIR);
+    registerOptimizationPass<LICM>(builderIR);
+    registerOptimizationPass<LoopStrengthReduction>(builderIR);
+    registerOptimizationPass<InductionVariableElimination>();
     registerOptimizationPass<Reg2Mem>(builderIR);
 
+    registerOptimizationPass<SCCP>(builderIR);
+
     if (optLevel >= 1) {
       //经过设计安排优化遍的执行顺序以及执行逻辑
       if (DEBUG) std::cout << "Applying -O1 optimizations.\n";
       if (DEBUG) std::cout << "--- Running custom optimization sequence ---\n";
 
+      if(DEBUG) {
+        std::cout << "=== IR Before CFGOpt Optimizations ===\n";
+        printPasses();
+      }
+
+      this->clearPasses();
+      this->addPass(&BuildCFG::ID);
+      this->addPass(&LargeArrayToGlobalPass::ID);
+      this->run();
+
       this->clearPasses(); 
       this->addPass(&SysYDelInstAfterBrPass::ID);
       this->addPass(&SysYDelNoPreBLockPass::ID);
@@ -64,6 +105,10 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
       this->addPass(&SysYAddReturnPass::ID);
       this->run(); 
 
+      this->clearPasses();
+      this->addPass(&BuildCFG::ID);
+      this->run();
+
       if(DEBUG) {
         std::cout << "=== IR After CFGOpt Optimizations ===\n";
         printPasses();
@@ -88,14 +133,63 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
       }
 
       this->clearPasses();
-      this->addPass(&Reg2Mem::ID);
+      this->addPass(&GVN::ID);
       this->run();
 
+      if(DEBUG) {
+        std::cout << "=== IR After GVN Optimizations ===\n";
+        printPasses();
+      }
+
+      this->clearPasses();
+      this->addPass(&SCCP::ID);
+      this->run();
+
+      if(DEBUG) {
+        std::cout << "=== IR After SCCP Optimizations ===\n";
+        printPasses();
+      }
+
+      this->clearPasses();
+      this->addPass(&LoopNormalizationPass::ID);
+      this->addPass(&InductionVariableElimination::ID);
+      this->run();
+
+      if(DEBUG) {
+        std::cout << "=== IR After Loop Normalization, Induction Variable Elimination ===\n";
+        printPasses();
+      }
+      
+
+      this->clearPasses();
+      this->addPass(&LICM::ID);
+      this->run();
+
+      if(DEBUG) {
+        std::cout << "=== IR After LICM ===\n";
+        printPasses();
+      }
+      
+      this->clearPasses();
+      this->addPass(&LoopStrengthReduction::ID);
+      this->run();
+
+      if(DEBUG) {
+        std::cout << "=== IR After Loop Normalization, and Strength Reduction Optimizations ===\n";
+        printPasses();
+      }
+
+      // this->clearPasses();
+      // this->addPass(&Reg2Mem::ID);
+      // this->run();
+
       if(DEBUG) {
         std::cout << "=== IR After Reg2Mem Optimizations ===\n";
         printPasses();
       }
-
+      this->clearPasses();
+      this->addPass(&BuildCFG::ID);
+      this->run();
       if (DEBUG) std::cout << "--- Custom optimization sequence finished ---\n";
     }
 
@@ -110,6 +204,7 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
       SysYPrinter printer(moduleIR);
       printer.printIR();
     }
+    
 }
 
 void PassManager::clearPasses() {

src/midend/SysYIRPrinter.cpp

@@ -240,6 +240,10 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
     case Kind::kMul:
     case Kind::kDiv:
     case Kind::kRem:
+    case Kind::kSrl:
+    case Kind::kSll:
+    case Kind::kSra:
+    case Kind::kMulh:
     case Kind::kFAdd:
     case Kind::kFSub:
     case Kind::kFMul:
@@ -272,6 +276,10 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
         case Kind::kMul: std::cout << "mul"; break;
         case Kind::kDiv: std::cout << "sdiv"; break;
         case Kind::kRem: std::cout << "srem"; break;
+        case Kind::kSrl: std::cout << "lshr"; break;
+        case Kind::kSll: std::cout << "shl"; break;
+        case Kind::kSra: std::cout << "ashr"; break;
+        case Kind::kMulh: std::cout << "mulh"; break;
         case Kind::kFAdd: std::cout << "fadd"; break;
         case Kind::kFSub: std::cout << "fsub"; break;
         case Kind::kFMul: std::cout << "fmul"; break;
@@ -295,7 +303,12 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
       
       // Types and operands
       std::cout << " ";
-      printType(binInst->getType());
+      // For comparison operations, print operand types instead of result type
+      if (pInst->getKind() >= Kind::kICmpEQ && pInst->getKind() <= Kind::kFCmpGE) {
+        printType(binInst->getLhs()->getType());
+      } else {
+        printType(binInst->getType());
+      }
       std::cout << " ";
       printValue(binInst->getLhs());
       std::cout << ", ";
@@ -408,7 +421,12 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
       }
       std::cout << std::endl;
     } break;
-    
+
+    case Kind::kUnreachable: {
+      std::cout << "Unreachable" << std::endl;
+      
+    } break;
+
     case Kind::kAlloca: {
       auto allocaInst = dynamic_cast<AllocaInst *>(pInst);
       std::cout << "%" << allocaInst->getName() << " = alloca ";
@@ -419,17 +437,6 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
       auto allocatedType = allocaInst->getAllocatedType();
       printType(allocatedType);
       
-      // 仍然打印维度信息，如果存在的话
-      if (allocaInst->getNumDims() > 0) { 
-        std::cout << ", ";
-        for (size_t i = 0; i < allocaInst->getNumDims(); i++) {
-          if (i > 0) std::cout << ", ";
-          printType(Type::getIntType()); // 维度大小通常是 i32 类型
-          std::cout << " ";
-          printValue(allocaInst->getDim(i));
-        }
-      }
-      
       std::cout << ", align 4" << std::endl;
     } break;
     
@@ -442,17 +449,6 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
       std::cout << " ";
       printValue(loadInst->getPointer()); // 要加载的地址
       
-      // 仍然打印索引信息，如果存在的话
-      if (loadInst->getNumIndices() > 0) {
-        std::cout << ", indices "; // 或者其他分隔符，取决于你期望的格式
-        for (size_t i = 0; i < loadInst->getNumIndices(); i++) {
-            if (i > 0) std::cout << ", ";
-            printType(loadInst->getIndex(i)->getType());
-            std::cout << " ";
-            printValue(loadInst->getIndex(i));
-        }
-      }
-      
       std::cout << ", align 4" << std::endl;
     } break;
     
@@ -467,16 +463,6 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
       std::cout << " ";
       printValue(storeInst->getPointer()); // 目标地址
       
-      // 仍然打印索引信息，如果存在的话
-      if (storeInst->getNumIndices() > 0) {
-        std::cout << ", indices "; // 或者其他分隔符
-        for (size_t i = 0; i < storeInst->getNumIndices(); i++) {
-            if (i > 0) std::cout << ", ";
-            printType(storeInst->getIndex(i)->getType());
-            std::cout << " ";
-            printValue(storeInst->getIndex(i));
-        }
-      }
       
       std::cout << ", align 4" << std::endl;
     } break;
@@ -535,9 +521,9 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
         if (!firstPair) std::cout << ", ";
         firstPair = false;
         std::cout << "[ ";
-        printValue(phiInst->getValue(i));
+        printValue(phiInst->getIncomingValue(i));
         std::cout << ", %";
-        printBlock(phiInst->getBlock(i));
+        printBlock(phiInst->getIncomingBlock(i));
         std::cout << " ]";
       }
       std::cout << std::endl;

src/sysyc.cpp

@@ -21,6 +21,8 @@ using namespace sysy;
 
 int DEBUG = 0;
 int DEEPDEBUG = 0;
+int DEEPERDEBUG = 0;
+int DEBUGLENGTH = 50;
 
 static string argStopAfter;
 static string argInputFile;
@@ -33,7 +35,7 @@ void usage(int code) {
                     "Supported options:\n"
                     "  -h \tprint help message and exit\n"
                     "  -f \tpretty-format the input file\n"
-                    "  -s {ast,ir,asm,llvmir,asmd,ird}\tstop after generating AST/IR/Assembly\n"
+                    "  -s {ast,ir,asm,asmd,ird}\tstop after generating AST/IR/Assembly\n"
                     "  -S \tcompile to assembly (.s file)\n"
                     "  -o <file>\tplace the output into <file>\n"
                     "  -O<level>\tenable optimization at <level> (e.g., -O0, -O1)\n";
@@ -108,6 +110,7 @@ int main(int argc, char **argv) {
   // 如果指定停止在 AST 阶段，则打印并退出
   if (argStopAfter == "ast") {
     cout << moduleAST->toStringTree(true) << '\n';
+    sysy::cleanupIRPools(); // 清理内存池
     return EXIT_SUCCESS;
   }
 
@@ -130,7 +133,7 @@ int main(int argc, char **argv) {
   
   if (DEBUG) {
     cout << "=== Init IR ===\n";
-    SysYPrinter(moduleIR).printIR(); // 临时打印器用于调试
+    moduleIR->print(cout); // 使用新实现的print方法直接打印IR
   }
 
   // 创建 Pass 管理器并运行优化管道
@@ -142,10 +145,26 @@ int main(int argc, char **argv) {
   // a) 如果指定停止在 IR 阶段，则打印最终 IR 并退出
   if (argStopAfter == "ir" || argStopAfter == "ird") {
     // 打印最终 IR
-    cout << "=== Final IR ===\n";
-    SysYPrinter printer(moduleIR); // 在这里创建打印器，因为可能之前调试时用过临时打印器
-    printer.printIR();
+    if (DEBUG) cerr << "=== Final IR ===\n";
+    if (!argOutputFilename.empty()) {
+      // 输出到指定文件
+      ofstream fout(argOutputFilename);
+      if (not fout.is_open()) {
+        cerr << "Failed to open output file: " << argOutputFilename << endl;
+        moduleIR->cleanup(); // 清理模块
+        sysy::cleanupIRPools(); // 清理内存池
+        return EXIT_FAILURE;
+      }
+      moduleIR->print(fout);
+      fout.close();
+    } else {
+      // 输出到标准输出
+      moduleIR->print(cout);
+    }
+    moduleIR->cleanup(); // 清理模块
+    sysy::cleanupIRPools(); // 清理内存池
     return EXIT_SUCCESS;
+
   }
 
   // b) 如果未停止在 IR 阶段，则继续生成汇编 (后端)
@@ -164,6 +183,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
       ofstream fout(argOutputFilename);
       if (not fout.is_open()) {
         cerr << "Failed to open output file: " << argOutputFilename << endl;
+        moduleIR->cleanup(); // 清理模块
+        sysy::cleanupIRPools(); // 清理内存池
         return EXIT_FAILURE;
       }
       fout << asmCode << endl;
@@ -171,6 +192,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
     } else {
       cout << asmCode << endl;
     }
+    moduleIR->cleanup(); // 清理模块
+    sysy::cleanupIRPools(); // 清理内存池
     return EXIT_SUCCESS;
   }
 
@@ -179,5 +202,7 @@ int main(int argc, char **argv) {
   cout << "Compilation completed. No output specified (neither -s nor -S). Exiting.\n";
   // return EXIT_SUCCESS; // 或者这里调用一个链接器生成可执行文件
 
+  moduleIR->cleanup(); // 清理模块
+  sysy::cleanupIRPools(); // 清理内存池
   return EXIT_SUCCESS; 
 }