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doc/markdowns/IR.md

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-这个头文件定义了一个用于生成中间表示（IR）的数据结构，主要用于编译器前端将抽象语法树（AST）转换为中间代码。以下是文件中定义的主要类和功能的整理和解释：
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-### **1. 类型系统（Type System）**
-#### **1.1 `Type` 类**
-- **作用**：表示所有基本标量类型（如 `int`、`float`、`void` 等）以及指针类型和函数类型。
-- **成员**：
-  - `Kind` 枚举：表示类型的种类（如 `kInt`、`kFloat`、`kPointer` 等）。
-  - `kind`：当前类型的种类。
-  - 构造函数：`Type(Kind kind)`，用于初始化类型。
-  - 静态方法：如 `getIntType()`、`getFloatType()` 等，用于获取特定类型的单例对象。
-  - 类型检查方法：如 `isInt()`、`isFloat()` 等，用于检查当前类型是否为某种类型。
-  - `getSize()`：获取类型的大小。
-  - `as<T>()`：将当前类型动态转换为派生类（如 `PointerType` 或 `FunctionType`）。
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-#### **1.2 `PointerType` 类**
-- **作用**：表示指针类型，派生自 `Type`。
-- **成员**：
-  - `baseType`：指针指向的基础类型。
-  - 静态方法：`get(Type *baseType)`，用于获取指向 `baseType` 的指针类型。
-  - `getBaseType()`：获取指针指向的基础类型。
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-#### **1.3 `FunctionType` 类**
-- **作用**：表示函数类型，派生自 `Type`。
-- **成员**：
-  - `returnType`：函数的返回类型。
-  - `paramTypes`：函数的参数类型列表。
-  - 静态方法：`get(Type *returnType, const std::vector<Type *> &paramTypes)`，用于获取函数类型。
-  - `getReturnType()`：获取函数的返回类型。
-  - `getParamTypes()`：获取函数的参数类型列表。
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-### **2. 中间表示（IR）**
-#### **2.1 `Value` 类**
-- **作用**：表示 IR 中的所有值（如指令、常量、参数等）。
-- **成员**：
-  - `Kind` 枚举：表示值的种类（如 `kAdd`、`kSub`、`kConstant` 等）。
-  - `kind`：当前值的种类。
-  - `type`：值的类型。
-  - `name`：值的名称。
-  - `uses`：值的用途列表（表示哪些指令使用了该值）。
-  - 构造函数：`Value(Kind kind, Type *type, const std::string &name)`。
-  - 类型检查方法：如 `isInt()`、`isFloat()` 等。
-  - `getUses()`：获取值的用途列表。
-  - `replaceAllUsesWith(Value *value)`：将该值的所有用途替换为另一个值。
-  - `print(std::ostream &os)`：打印值的表示。
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-#### **2.2 `ConstantValue` 类**
-- **作用**：表示编译时常量（如整数常量、浮点数常量）。
-- **成员**：
-  - `iScalar` 和 `fScalar`：分别存储整数和浮点数常量的值。
-  - 静态方法：`get(int value)` 和 `get(float value)`，用于获取常量值。
-  - `getInt()` 和 `getFloat()`：获取常量的值。
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-#### **2.3 `Argument` 类**
-- **作用**：表示函数或基本块的参数。
-- **成员**：
-  - `block`：参数所属的基本块。
-  - `index`：参数的索引。
-  - 构造函数：`Argument(Type *type, BasicBlock *block, int index, const std::string &name)`。
-  - `getParent()`：获取参数所属的基本块。
-  - `getIndex()`：获取参数的索引。
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-#### **2.4 `BasicBlock` 类**
-- **作用**：表示基本块，包含一系列指令。
-- **成员**：
-  - `parent`：基本块所属的函数。
-  - `instructions`：基本块中的指令列表。
-  - `arguments`：基本块的参数列表。
-  - `successors` 和 `predecessors`：基本块的后继和前驱列表。
-  - 构造函数：`BasicBlock(Function *parent, const std::string &name)`。
-  - `getParent()`：获取基本块所属的函数。
-  - `getInstructions()`：获取基本块中的指令列表。
-  - `createArgument()`：为基本块创建一个参数。
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-#### **2.5 `Instruction` 类**
-- **作用**：表示 IR 中的指令，派生自 `User`。
-- **成员**：
-  - `Kind` 枚举：表示指令的种类（如 `kAdd`、`kSub`、`kLoad` 等）。
-  - `kind`：当前指令的种类。
-  - `parent`：指令所属的基本块。
-  - 构造函数：`Instruction(Kind kind, Type *type, BasicBlock *parent, const std::string &name)`。
-  - `getParent()`：获取指令所属的基本块。
-  - `getFunction()`：获取指令所属的函数。
-  - 指令分类方法：如 `isBinary()`、`isUnary()`、`isMemory()` 等。
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-#### **2.6 `User` 类**
-- **作用**：表示使用其他值的指令或全局值，派生自 `Value`。
-- **成员**：
-  - `operands`：指令的操作数列表。
-  - 构造函数：`User(Kind kind, Type *type, const std::string &name)`。
-  - `getOperand(int index)`：获取指定索引的操作数。
-  - `addOperand(Value *value)`：添加一个操作数。
-  - `replaceOperand(int index, Value *value)`：替换指定索引的操作数。
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-#### **2.7 具体指令类**
-- **`CallInst`**：表示函数调用指令。
-- **`UnaryInst`**：表示一元操作指令（如取反、类型转换）。
-- **`BinaryInst`**：表示二元操作指令（如加法、减法）。
-- **`ReturnInst`**：表示返回指令。
-- **`UncondBrInst`**：表示无条件跳转指令。
-- **`CondBrInst`**：表示条件跳转指令。
-- **`AllocaInst`**：表示栈内存分配指令。
-- **`LoadInst`**：表示从内存加载值的指令。
-- **`StoreInst`**：表示将值存储到内存的指令。
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-### **3. 模块和函数**
-#### **3.1 `Function` 类**
-- **作用**：表示函数，包含多个基本块。
-- **成员**：
-  - `parent`：函数所属的模块。
-  - `blocks`：函数中的基本块列表。
-  - 构造函数：`Function(Module *parent, Type *type, const std::string &name)`。
-  - `getReturnType()`：获取函数的返回类型。
-  - `getParamTypes()`：获取函数的参数类型列表。
-  - `addBasicBlock()`：为函数添加一个基本块。
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-#### **3.2 `GlobalValue` 类**
-- **作用**：表示全局变量或常量。
-- **成员**：
-  - `parent`：全局值所属的模块。
-  - `hasInit`：是否有初始化值。
-  - `isConst`：是否是常量。
-  - 构造函数：`GlobalValue(Module *parent, Type *type, const std::string &name, const std::vector<Value *> &dims, Value *init)`。
-  - `init()`：获取全局值的初始化值。
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-#### **3.3 `Module` 类**
-- **作用**：表示整个编译单元（如一个源文件）。
-- **成员**：
-  - `children`：模块中的所有值（如函数、全局变量）。
-  - `functions`：模块中的函数列表。
-  - `globals`：模块中的全局变量列表。
-  - `createFunction()`：创建一个函数。
-  - `createGlobalValue()`：创建一个全局变量。
-  - `getFunction()`：获取指定名称的函数。
-  - `getGlobalValue()`：获取指定名称的全局变量。
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-### **4. 工具类**
-#### **4.1 `Use` 类**
-- **作用**：表示值与其使用者之间的关系。
-- **成员**：
-  - `index`：值在使用者操作数列表中的索引。
-  - `user`：使用者。
-  - `value`：被使用的值。
-  - 构造函数：`Use(int index, User *user, Value *value)`。
-  - `getValue()`：获取被使用的值。
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-#### **4.2 `range` 类**
-- **作用**：封装迭代器对 `[begin, end)`，用于遍历容器。
-- **成员**：
-  - `begin()` 和 `end()`：返回范围的起始和结束迭代器。
-  - `size()`：返回范围的大小。
-  - `empty()`：判断范围是否为空。
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-
-### **5. 总结**
-- **类型系统**：`Type`、`PointerType`、`FunctionType` 用于表示 IR 中的类型。
-- **中间表示**：`Value`、`ConstantValue`、`Instruction` 等用于表示 IR 中的值和指令。
-- **模块和函数**：`Module`、`Function`、`GlobalValue` 用于组织 IR 的结构。
-- **工具类**：`Use` 和 `range` 用于辅助实现 IR 的数据结构和遍历。
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-这个头文件定义了一个完整的 IR 数据结构，适用于编译器前端将 AST 转换为中间代码，并支持后续的优化和目标代码生成。

doc/markdowns/IRbuilder.md

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-`IRBuilder.h` 文件定义了一个 `IRBuilder` 类，用于简化中间表示（IR）的构建过程。`IRBuilder` 提供了创建各种 IR 指令的便捷方法，并将这些指令插入到指定的基本块中。以下是对文件中主要内容的整理和解释：
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-### **1. `IRBuilder` 类的作用**
-`IRBuilder` 是一个工具类，用于在生成中间表示（IR）时简化指令的创建和插入操作。它的主要功能包括：
-- 提供创建各种 IR 指令的工厂方法。
-- 将创建的指令插入到指定的基本块中。
-- 支持在基本块的任意位置插入指令。
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-### **2. 主要成员**
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-#### **2.1 成员变量**
-- **`block`**：当前操作的基本块。
-- **`position`**：当前操作的插入位置（基本块中的迭代器）。
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-#### **2.2 构造函数**
-- **默认构造函数**：`IRBuilder()`。
-- **带参数的构造函数**：
-  - `IRBuilder(BasicBlock *block)`：初始化 `IRBuilder`，并设置当前基本块和插入位置（默认在基本块末尾）。
-  - `IRBuilder(BasicBlock *block, BasicBlock::iterator position)`：初始化 `IRBuilder`，并设置当前基本块和插入位置。
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-#### **2.3 设置方法**
-- **`setPosition(BasicBlock *block, BasicBlock::iterator position)`**：设置当前基本块和插入位置。
-- **`setPosition(BasicBlock::iterator position)`**：设置当前插入位置。
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-#### **2.4 获取方法**
-- **`getBasicBlock()`**：获取当前基本块。
-- **`getPosition()`**：获取当前插入位置。
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-### **3. 指令创建方法**
-`IRBuilder` 提供了多种工厂方法，用于创建不同类型的 IR 指令。这些方法会将创建的指令插入到当前基本块的指定位置。
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-#### **3.1 函数调用指令**
-- **`createCallInst(Function *callee, const std::vector<Value *> &args, const std::string &name)`**：
-  - 创建一个函数调用指令。
-  - 参数：
-    - `callee`：被调用的函数。
-    - `args`：函数参数列表。
-    - `name`：指令的名称（可选）。
-  - 返回：`CallInst*`。
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-#### **3.2 一元操作指令**
-- **`createUnaryInst(Instruction::Kind kind, Type *type, Value *operand, const std::string &name)`**：
-  - 创建一个一元操作指令（如取反、类型转换）。
-  - 参数：
-    - `kind`：指令的类型（如 `kNeg`、`kFtoI` 等）。
-    - `type`：指令的结果类型。
-    - `operand`：操作数。
-    - `name`：指令的名称（可选）。
-  - 返回：`UnaryInst*`。
-
-- **具体一元操作指令**：
-  - `createNegInst(Value *operand, const std::string &name)`：创建整数取反指令。
-  - `createNotInst(Value *operand, const std::string &name)`：创建逻辑取反指令。
-  - `createFtoIInst(Value *operand, const std::string &name)`：创建浮点数转整数指令。
-  - `createFNegInst(Value *operand, const std::string &name)`：创建浮点数取反指令。
-  - `createIToFInst(Value *operand, const std::string &name)`：创建整数转浮点数指令。
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-#### **3.3 二元操作指令**
-- **`createBinaryInst(Instruction::Kind kind, Type *type, Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`**：
-  - 创建一个二元操作指令（如加法、减法）。
-  - 参数：
-    - `kind`：指令的类型（如 `kAdd`、`kSub` 等）。
-    - `type`：指令的结果类型。
-    - `lhs` 和 `rhs`：左操作数和右操作数。
-    - `name`：指令的名称（可选）。
-  - 返回：`BinaryInst*`。
-
-- **具体二元操作指令**：
-  - 整数运算：
-    - `createAddInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数加法指令。
-    - `createSubInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数减法指令。
-    - `createMulInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数乘法指令。
-    - `createDivInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数除法指令。
-    - `createRemInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数取余指令。
-  - 整数比较：
-    - `createICmpEQInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数相等比较指令。
-    - `createICmpNEInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数不等比较指令。
-    - `createICmpLTInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数小于比较指令。
-    - `createICmpLEInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数小于等于比较指令。
-    - `createICmpGTInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数大于比较指令。
-    - `createICmpGEInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建整数大于等于比较指令。
-  - 浮点数运算：
-    - `createFAddInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数加法指令。
-    - `createFSubInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数减法指令。
-    - `createFMulInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数乘法指令。
-    - `createFDivInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数除法指令。
-    - `createFRemInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数取余指令。
-  - 浮点数比较：
-    - `createFCmpEQInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数相等比较指令。
-    - `createFCmpNEInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数不等比较指令。
-    - `createFCmpLTInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数小于比较指令。
-    - `createFCmpLEInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数小于等于比较指令。
-    - `createFCmpGTInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数大于比较指令。
-    - `createFCmpGEInst(Value *lhs, Value *rhs, const std::string &name)`：创建浮点数大于等于比较指令。
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-#### **3.4 控制流指令**
-- **`createReturnInst(Value *value)`**：
-  - 创建返回指令。
-  - 参数：
-    - `value`：返回值（可选）。
-  - 返回：`ReturnInst*`。
-
-- **`createUncondBrInst(BasicBlock *block, std::vector<Value *> args)`**：
-  - 创建无条件跳转指令。
-  - 参数：
-    - `block`：目标基本块。
-    - `args`：跳转参数（可选）。
-  - 返回：`UncondBrInst*`。
-
-- **`createCondBrInst(Value *condition, BasicBlock *thenBlock, BasicBlock *elseBlock, const std::vector<Value *> &thenArgs, const std::vector<Value *> &elseArgs)`**：
-  - 创建条件跳转指令。
-  - 参数：
-    - `condition`：跳转条件。
-    - `thenBlock`：条件为真时的目标基本块。
-    - `elseBlock`：条件为假时的目标基本块。
-    - `thenArgs` 和 `elseArgs`：跳转参数（可选）。
-  - 返回：`CondBrInst*`。
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-#### **3.5 内存操作指令**
-- **`createAllocaInst(Type *type, const std::vector<Value *> &dims, const std::string &name)`**：
-  - 创建栈内存分配指令。
-  - 参数：
-    - `type`：分配的类型。
-    - `dims`：数组维度（可选）。
-    - `name`：指令的名称（可选）。
-  - 返回：`AllocaInst*`。
-
-- **`createLoadInst(Value *pointer, const std::vector<Value *> &indices, const std::string &name)`**：
-  - 创建加载指令。
-  - 参数：
-    - `pointer`：指针值。
-    - `indices`：数组索引（可选）。
-    - `name`：指令的名称（可选）。
-  - 返回：`LoadInst*`。
-
-- **`createStoreInst(Value *value, Value *pointer, const std::vector<Value *> &indices, const std::string &name)`**：
-  - 创建存储指令。
-  - 参数：
-    - `value`：要存储的值。
-    - `pointer`：指针值。
-    - `indices`：数组索引（可选）。
-    - `name`：指令的名称（可选）。
-  - 返回：`StoreInst*`。
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-
-### **4. 总结**
-- `IRBuilder` 是一个用于简化 IR 构建的工具类，提供了创建各种 IR 指令的工厂方法。
-- 通过 `IRBuilder`，可以方便地在指定基本块的任意位置插入指令。
-- 该类的设计使得 IR 的生成更加模块化和易于维护。

doc/markdowns/IRcpp.md

@@ -1,121 +0,0 @@
-这个 `IR.cpp` 文件实现了 `IR.h` 中定义的中间表示（IR）数据结构的功能。它包含了类型系统、值、指令、基本块、函数和模块的具体实现，以及一些辅助函数用于打印 IR 的内容。以下是对文件中主要内容的整理和解释：
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-### **1. 辅助函数**
-#### **1.1 `interleave` 函数**
-- **作用**：用于在输出流中插入分隔符（如逗号）来打印容器中的元素。
-- **示例**：
-  ```cpp
-  interleave(os, container, ", ");
-  ```
-
-#### **1.2 打印函数**
-- **`printVarName`**：打印变量名，全局变量以 `@` 开头，局部变量以 `%` 开头。
-- **`printBlockName`**：打印基本块名，以 `^` 开头。
-- **`printFunctionName`**：打印函数名，以 `@` 开头。
-- **`printOperand`**：打印操作数，如果是常量则直接打印值，否则打印变量名。
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-### **2. 类型系统**
-#### **2.1 `Type` 类的实现**
-- **静态方法**：
-  - `getIntType()`、`getFloatType()`、`getVoidType()`、`getLabelType()`：返回对应类型的单例对象。
-  - `getPointerType(Type *baseType)`：返回指向 `baseType` 的指针类型。
-  - `getFunctionType(Type *returnType, const vector<Type *> &paramTypes)`：返回函数类型。
-- **`getSize()`**：返回类型的大小（如 `int` 和 `float` 为 4 字节，指针为 8 字节）。
-- **`print()`**：打印类型的表示。
-
-#### **2.2 `PointerType` 类的实现**
-- **静态方法**：
-  - `get(Type *baseType)`：返回指向 `baseType` 的指针类型，使用 `std::map` 缓存已创建的指针类型。
-- **`getBaseType()`**：返回指针指向的基础类型。
-
-#### **2.3 `FunctionType` 类的实现**
-- **静态方法**：
-  - `get(Type *returnType, const vector<Type *> &paramTypes)`：返回函数类型，使用 `std::set` 缓存已创建的函数类型。
-- **`getReturnType()`** 和 `getParamTypes()`：分别返回函数的返回类型和参数类型列表。
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-### **3. 值（Value）**
-#### **3.1 `Value` 类的实现**
-- **`replaceAllUsesWith(Value *value)`**：将该值的所有用途替换为另一个值。
-- **`isConstant()`**：判断值是否为常量（包括常量值、全局值和函数）。
-
-#### **3.2 `ConstantValue` 类的实现**
-- **静态方法**：
-  - `get(int value)` 和 `get(float value)`：返回整数或浮点数常量，使用 `std::map` 缓存已创建的常量。
-- **`getInt()` 和 `getFloat()`**：返回常量的值。
-- **`print()`**：打印常量的值。
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-#### **3.3 `Argument` 类的实现**
-- **构造函数**：初始化参数的类型、所属基本块和索引。
-- **`print()`**：打印参数的表示。
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-### **4. 基本块（BasicBlock）**
-#### **4.1 `BasicBlock` 类的实现**
-- **构造函数**：初始化基本块的名称和所属函数。
-- **`print()`**：打印基本块的表示，包括参数和指令。
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-### **5. 指令（Instruction）**
-#### **5.1 `Instruction` 类的实现**
-- **构造函数**：初始化指令的类型、所属基本块和名称。
-- **`print()`**：由具体指令类实现。
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-#### **5.2 具体指令类的实现**
-- **`CallInst`**：表示函数调用指令。
-  - **`print()`**：打印函数调用的表示。
-- **`UnaryInst`**：表示一元操作指令（如取反、类型转换）。
-  - **`print()`**：打印一元操作的表示。
-- **`BinaryInst`**：表示二元操作指令（如加法、减法）。
-  - **`print()`**：打印二元操作的表示。
-- **`ReturnInst`**：表示返回指令。
-  - **`print()`**：打印返回指令的表示。
-- **`UncondBrInst`**：表示无条件跳转指令。
-  - **`print()`**：打印无条件跳转的表示。
-- **`CondBrInst`**：表示条件跳转指令。
-  - **`print()`**：打印条件跳转的表示。
-- **`AllocaInst`**：表示栈内存分配指令。
-  - **`print()`**：打印内存分配的表示。
-- **`LoadInst`**：表示从内存加载值的指令。
-  - **`print()`**：打印加载指令的表示。
-- **`StoreInst`**：表示将值存储到内存的指令。
-  - **`print()`**：打印存储指令的表示。
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-### **6. 函数（Function）**
-#### **6.1 `Function` 类的实现**
-- **构造函数**：初始化函数的名称、返回类型和参数类型。
-- **`print()`**：打印函数的表示，包括基本块和指令。
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-### **7. 模块（Module）**
-#### **7.1 `Module` 类的实现**
-- **`print()`**：打印模块的表示，包括所有函数和全局变量。
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-### **8. 用户（User）**
-#### **8.1 `User` 类的实现**
-- **`setOperand(int index, Value *value)`**：设置指定索引的操作数。
-- **`replaceOperand(int index, Value *value)`**：替换指定索引的操作数，并更新用途列表。
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-### **9. 总结**
-- **类型系统**：实现了 `Type`、`PointerType` 和 `FunctionType`，用于表示 IR 中的类型。
-- **值**：实现了 `Value`、`ConstantValue` 和 `Argument`，用于表示 IR 中的值和参数。
-- **基本块**：实现了 `BasicBlock`，用于组织指令。
-- **指令**：实现了多种具体指令类（如 `CallInst`、`BinaryInst` 等），用于表示 IR 中的操作。
-- **函数和模块**：实现了 `Function` 和 `Module`，用于组织 IR 的结构。
-- **打印功能**：通过 `print()` 方法，可以将 IR 的内容输出为可读的文本格式。
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-这个文件是编译器中间表示的核心实现，能够将抽象语法树（AST）转换为中间代码，并支持后续的优化和目标代码生成。

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

@@ -21,6 +21,7 @@ QEMU_RISCV64="qemu-riscv64"
 # --- 初始化变量 ---
 EXECUTE_MODE=false
 CLEAN_MODE=false
+OPTIMIZE_FLAG=""      # 用于存储 -O1 标志
 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)
@@ -39,6 +40,7 @@ show_help() {
     echo "选项:"
     echo "  -e, --executable         编译为可执行文件并运行测试 (必须)。"
     echo "  -c, --clean              清理 tmp 临时目录下的所有文件。"
+    echo "  -O1                      启用 sysyc 的 -O1 优化。"
     echo "  -sct N                   设置 sysyc 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)。"
@@ -68,7 +70,7 @@ display_file_content() {
     fi
 }
 
-# --- 本次修改点: 整个参数解析逻辑被重写 ---
+# --- 参数解析 ---
 # 使用标准的 while 循环来健壮地处理任意顺序的参数
 while [[ "$#" -gt 0 ]]; do
     case "$1" in
@@ -80,6 +82,10 @@ while [[ "$#" -gt 0 ]]; do
             CLEAN_MODE=true
             shift # 消耗选项
             ;;
+        -O1)
+            OPTIMIZE_FLAG="-O1"
+            shift # 消耗选项
+            ;;
         -sct)
             if [[ -n "$2" && "$2" =~ ^[0-9]+$ ]]; then SYSYC_TIMEOUT="$2"; shift 2; else echo "错误: -sct 需要一个正整数参数。" >&2; exit 1; fi
             ;;
@@ -144,6 +150,7 @@ mkdir -p "${TMP_DIR}"
 TOTAL_CASES=${#SY_FILES[@]}
 
 echo "SysY 单例测试运行器启动..."
+if [ -n "$OPTIMIZE_FLAG" ]; then echo "优化等级: ${OPTIMIZE_FLAG}"; fi
 echo "超时设置: sysyc=${SYSYC_TIMEOUT}s, gcc=${GCC_TIMEOUT}s, qemu=${EXEC_TIMEOUT}s"
 echo "失败输出最大行数: ${MAX_OUTPUT_LINES}"
 echo ""
@@ -164,9 +171,21 @@ for sy_file in "${SY_FILES[@]}"; do
     echo "======================================================================"
     echo "正在处理: ${sy_file}"
 
+    # --- 本次修改点: 拷贝源文件到 tmp 目录 ---
+    echo "  拷贝源文件到 ${TMP_DIR}..."
+    cp "${sy_file}" "${TMP_DIR}/$(basename "${sy_file}")"
+    if [ -f "${input_file}" ]; then
+        cp "${input_file}" "${TMP_DIR}/$(basename "${input_file}")"
+    fi
+    if [ -f "${output_reference_file}" ]; then
+        cp "${output_reference_file}" "${TMP_DIR}/$(basename "${output_reference_file}")"
+    fi
+    
     # 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}"
+    timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -S "${sy_file}" ${OPTIMIZE_FLAG} -o "${assembly_file}"
+    timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -s ir "${sy_file}" ${OPTIMIZE_FLAG} > "${ir_file}"
+    # timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -s asmd "${sy_file}" > "${assembly_debug_file}" 2>&1
     SYSYC_STATUS=$?
     if [ $SYSYC_STATUS -eq 124 ]; then
         echo -e "\e[31m错误: SysY 编译 ${sy_file} IR超时\e[0m"
@@ -175,12 +194,10 @@ for sy_file in "${SY_FILES[@]}"; do
         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
 
     # 步骤 2: GCC 编译
     if [ "$is_passed" -eq 1 ]; then

script/runit.sh

@@ -16,8 +16,8 @@ SYSYC="${BUILD_BIN_DIR}/sysyc"
 GCC_RISCV64="riscv64-linux-gnu-gcc"
 QEMU_RISCV64="qemu-riscv64"
 
-# --- 新增功能: 初始化变量 ---
 EXECUTE_MODE=false
+OPTIMIZE_FLAG=""      # 用于存储 -O1 标志
 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)
@@ -35,6 +35,7 @@ show_help() {
     echo "选项:"
     echo "  -e, --executable         编译为可执行文件并运行测试。"
     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 "  -gct N                   设置 gcc 交叉编译超时为 N 秒 (默认: 10)。"
@@ -85,9 +86,12 @@ while [[ "$#" -gt 0 ]]; do
             clean_tmp
             exit 0
             ;;
+        -O1)
+            OPTIMIZE_FLAG="-O1"
+            shift
+            ;;
         -set)
             shift # 移过 '-set'
-            # 消耗所有后续参数直到遇到下一个选项
             while [[ "$#" -gt 0 && ! "$1" =~ ^- ]]; do
                 TEST_SETS+=("$1")
                 shift
@@ -125,7 +129,6 @@ 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
@@ -138,13 +141,13 @@ 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}"
@@ -154,7 +157,6 @@ if ${EXECUTE_MODE}; then
 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 "$sy_files" ]; then
     echo "在指定目录中未找到任何 .sy 文件。"
@@ -162,7 +164,6 @@ if [ -z "$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
 
@@ -176,10 +177,8 @@ while IFS= read -r sy_file; do
     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}"
+    timeout -s KILL ${SYSYC_TIMEOUT} "${SYSYC}" -S "${sy_file}" -o "${assembly_file}" ${OPTIMIZE_FLAG}
     SYSYC_STATUS=$?
     if [ $SYSYC_STATUS -eq 124 ]; then
         echo -e "\e[31m错误: SysY 编译 ${sy_file} 超时\e[0m"
@@ -189,9 +188,7 @@ while IFS= read -r sy_file; do
         is_passed=0
     fi
 
-    # 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"${LIB_DIR}" -lsysy_riscv -static
         GCC_STATUS=$?
@@ -213,7 +210,6 @@ while IFS= read -r sy_file; do
         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)..."
         

src/backend/RISCv64/CMakeLists.txt

@@ -5,12 +5,15 @@ add_library(riscv64_backend_lib STATIC
     RISCv64ISel.cpp
     RISCv64LLIR.cpp
     RISCv64RegAlloc.cpp
+    RISCv64LinearScan.cpp
     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;
@@ -81,7 +82,7 @@ void RISCv64AsmPrinter::printInstruction(MachineInstr* instr, bool debug) {
         case RVOpcodes::SB:    *OS << "sb ";    break; case RVOpcodes::LD:    *OS << "ld ";    break;
         case RVOpcodes::SD:    *OS << "sd ";    break; case RVOpcodes::FLW:   *OS << "flw ";   break;
         case RVOpcodes::FSW:   *OS << "fsw ";   break; case RVOpcodes::FLD:   *OS << "fld ";   break;
-        case RVOpcodes::FSD:   *OS << "fsd ";   break;
+        case RVOpcodes::FSD:   *OS << "fsd ";   break; 
         case RVOpcodes::J:     *OS << "j ";     break; case RVOpcodes::JAL:   *OS << "jal ";   break;
         case RVOpcodes::JALR:  *OS << "jalr ";  break; case RVOpcodes::RET:   *OS << "ret";    break;
         case RVOpcodes::BEQ:   *OS << "beq ";   break; case RVOpcodes::BNE:   *OS << "bne ";   break;
@@ -101,10 +102,11 @@ void RISCv64AsmPrinter::printInstruction(MachineInstr* instr, bool debug) {
         case RVOpcodes::FLE_S:   *OS << "fle.s ";   break;
         case RVOpcodes::FCVT_S_W: *OS << "fcvt.s.w "; break;
         case RVOpcodes::FCVT_W_S: *OS << "fcvt.w.s "; break;
+        case RVOpcodes::FCVT_W_S_RTZ: *OS << "fcvt.w.s "; break;
         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 +238,30 @@ 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

@@ -1,10 +1,13 @@
 #include "RISCv64Backend.h"
 #include "RISCv64ISel.h"
 #include "RISCv64RegAlloc.h"
+#include "RISCv64LinearScan.h" // <--- 新增此行
 #include "RISCv64AsmPrinter.h"
 #include "RISCv64Passes.h"
 #include <sstream>
-
+#include <future>   // <--- 新增此行
+#include <chrono>   // <--- 新增此行
+#include <iostream> // <--- 新增此行，用于打印超时警告
 namespace sysy {
 
 // 顶层入口
@@ -73,7 +76,7 @@ std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
     for (const auto& global_ptr : module->getGlobals()) {
         GlobalValue* global = global_ptr.get();
         
-        // [核心修改] 使用更健壮的逻辑来判断是否为大型零初始化数组
+        // 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();
         
@@ -139,7 +142,29 @@ std::string RISCv64CodeGen::module_gen() {
             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. 处理全局常量 (ConstantVariable)
@@ -178,25 +203,58 @@ std::string RISCv64CodeGen::function_gen(Function* func) {
     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);
 
-    // 阶段 2: 指令调度 (Instruction Scheduling)
-    PreRA_Scheduler scheduler;
-    scheduler.runOnMachineFunction(mfunc.get());
+    if (DEBUG) {
+        std::cerr << "====== Intermediate Representation after Instruction Selection ======\n" 
+        << ss_after_isel.str();
+    }
+    
+    // 阶段 2: 消除帧索引 (展开伪指令，计算局部变量偏移)
+    // 这个Pass必须在寄存器分配之前运行
+    EliminateFrameIndicesPass efi_pass;
+    efi_pass.runOnMachineFunction(mfunc.get());
+
+    if (DEBUG) {
+        std::cerr << "====== stack info after eliminate frame indices  ======\n";
+        mfunc->dumpStackFrameInfo(std::cerr);
+        std::stringstream ss_after_eli;
+        printer_isel.run(ss_after_eli, true);
+        std::cerr << "====== LLIR after eliminate frame indices ======\n" 
+        << ss_after_eli.str();
+    }
+
+    // // 阶段 2: 除法强度削弱优化 (Division Strength Reduction)
+    // DivStrengthReduction div_strength_reduction;
+    // div_strength_reduction.runOnMachineFunction(mfunc.get());
+
+    // // 阶段 2.1: 指令调度 (Instruction Scheduling)
+    // PreRA_Scheduler scheduler;
+    // scheduler.runOnMachineFunction(mfunc.get());
 
     // 阶段 3: 物理寄存器分配 (Register Allocation)
     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());
 
-    // 阶段 4: 窥孔优化 (Peephole Optimization)
-    PeepholeOptimizer peephole;
-    peephole.runOnMachineFunction(mfunc.get());
+    if (DEBUG) {
+        std::cerr << "====== stack info after callee handler ======\n";
+        mfunc->dumpStackFrameInfo(std::cerr);
+    }
+
+    // // 阶段 4: 窥孔优化 (Peephole Optimization)
+    // PeepholeOptimizer peephole;
+    // peephole.runOnMachineFunction(mfunc.get());
 
     // 阶段 5: 局部指令调度 (Local Scheduling)
     PostRA_Scheduler local_scheduler;
@@ -206,7 +264,7 @@ 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());
 
@@ -214,7 +272,7 @@ 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();
 }
 

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));
@@ -758,8 +745,9 @@ 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);
+                case Instruction::kFtoI: { // 浮点 to 整数 (使用硬件指令进行向零截断)
+                    // 直接生成一条带有 rtz 舍入模式的转换指令
+                    auto instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::FCVT_W_S_RTZ);
                     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));
@@ -943,7 +931,7 @@ 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 +1008,7 @@ 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 +1022,7 @@ 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 +1036,7 @@ 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 +1051,7 @@ 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 +1085,7 @@ 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。
 
@@ -1143,10 +1131,11 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
             auto r_value_byte = getVReg(memset->getValue());
             
             // 为memset内部逻辑创建新的临时虚拟寄存器
-            auto r_counter = getNewVReg();
-            auto r_end_addr = getNewVReg();
-            auto r_current_addr = getNewVReg();
-            auto r_temp_val = getNewVReg();
+            Type* ptr_type = Type::getPointerType(Type::getIntType()); 
+            auto r_counter = getNewVReg(ptr_type);
+            auto r_end_addr = getNewVReg(ptr_type);
+            auto r_current_addr = getNewVReg(ptr_type);
+             auto r_temp_val = getNewVReg(Type::getIntType());
 
             // 定义一系列lambda表达式来简化指令创建
             auto add_instr = [&](RVOpcodes op, unsigned rd, unsigned rs1, unsigned rs2) {
@@ -1237,7 +1226,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
 
             // --- Step 1: 获取基地址 (此部分逻辑正确，保持不变) ---
             auto base_ptr_node = node->operands[0];
-            auto current_addr_vreg = getNewVReg();
+            auto current_addr_vreg = getNewVReg(gep->getType());
 
             if (auto alloca_base = dynamic_cast<AllocaInst*>(base_ptr_node->value)) {
                 auto frame_addr_instr = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::FRAME_ADDR);
@@ -1279,15 +1268,20 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                 // 如果步长为0（例如对一个void类型或空结构体索引），则不产生任何偏移
                 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
+                    auto offset_vreg = getNewVReg(Type::getIntType());
+                    
+                    // 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(Type::getIntType());
                         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
@@ -1298,7 +1292,7 @@ void RISCv64ISel::selectNode(DAGNode* node) {
                         CurMBB->addInstruction(std::move(mv));
                     } else {
                         // 步长不为1，需要生成乘法指令
-                        auto size_vreg = getNewVReg();
+                        auto size_vreg = getNewVReg(Type::getIntType());
                         auto li_size = std::make_unique<MachineInstr>(RVOpcodes::LI);
                         li_size->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(size_vreg));
                         li_size->addOperand(std::make_unique<ImmOperand>(stride));
@@ -1445,7 +1439,7 @@ 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 +1467,7 @@ 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 +1543,7 @@ 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 +1639,8 @@ 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/backend/RISCv64/RISCv64LinearScan.cpp

@@ -0,0 +1,517 @@
+#include "RISCv64LinearScan.h"
+#include "RISCv64LLIR.h"
+#include "RISCv64ISel.h"
+#include <iostream>
+#include <set>
+
+extern int DEBUG;
+
+namespace sysy {
+
+RISCv64LinearScan::RISCv64LinearScan(MachineFunction* mfunc)
+    : MFunc(mfunc), 
+      ISel(mfunc->getISel()),
+      vreg_type_map(ISel->getVRegTypeMap()) {
+    
+    // 初始化可用的物理寄存器池，与图着色版本保持一致
+    // 整数寄存器
+    allocable_int_regs = {
+        PhysicalReg::T0, PhysicalReg::T1, PhysicalReg::T2, PhysicalReg::T3, PhysicalReg::T4, /*T5保留作为大立即数加载寄存器*/ PhysicalReg::T6,
+        PhysicalReg::A0, PhysicalReg::A1, PhysicalReg::A2, PhysicalReg::A3, PhysicalReg::A4, PhysicalReg::A5, PhysicalReg::A6, PhysicalReg::A7,
+        PhysicalReg::S1, PhysicalReg::S2, PhysicalReg::S3, PhysicalReg::S4, PhysicalReg::S5, PhysicalReg::S6, PhysicalReg::S7,
+        PhysicalReg::S8, PhysicalReg::S9, PhysicalReg::S10, PhysicalReg::S11,
+    };
+    // 浮点寄存器
+    allocable_fp_regs = {
+        PhysicalReg::F0, PhysicalReg::F1, PhysicalReg::F2, PhysicalReg::F3, PhysicalReg::F4, PhysicalReg::F5, PhysicalReg::F6, PhysicalReg::F7,
+        PhysicalReg::F10, PhysicalReg::F11, PhysicalReg::F12, PhysicalReg::F13, PhysicalReg::F14, PhysicalReg::F15, PhysicalReg::F16, PhysicalReg::F17,
+        PhysicalReg::F8, PhysicalReg::F9, PhysicalReg::F18, PhysicalReg::F19, PhysicalReg::F20, PhysicalReg::F21, PhysicalReg::F22,
+        PhysicalReg::F23, PhysicalReg::F24, PhysicalReg::F25, PhysicalReg::F26, PhysicalReg::F27,
+        PhysicalReg::F28, PhysicalReg::F29, PhysicalReg::F30, PhysicalReg::F31,
+    };
+    // 新增：识别所有通过寄存器传递的参数，并建立vreg到物理寄存器(preg)的映射
+    // 这等同于图着色算法中的“预着色”步骤。
+    if (MFunc->getFunc()) {
+        int int_arg_idx = 0;
+        int fp_arg_idx = 0;
+        for (Argument* arg : MFunc->getFunc()->getArguments()) {
+            unsigned arg_vreg = ISel->getVReg(arg);
+            if (arg->getType()->isFloat()) {
+                if (fp_arg_idx < 8) { // fa0-fa7
+                    auto preg = static_cast<PhysicalReg>(static_cast<int>(PhysicalReg::F10) + fp_arg_idx);
+                    abi_vreg_map[arg_vreg] = preg;
+                    fp_arg_idx++;
+                }
+            } else { // 整数或指针
+                if (int_arg_idx < 8) { // a0-a7
+                    auto preg = static_cast<PhysicalReg>(static_cast<int>(PhysicalReg::A0) + int_arg_idx);
+                    abi_vreg_map[arg_vreg] = preg;
+                    int_arg_idx++;
+                }
+            }
+        }
+    }
+}
+
+void RISCv64LinearScan::run() {
+    if (DEBUG) std::cerr << "===== Running Linear Scan Register Allocation for function: " << MFunc->getName() << " =====\n";
+    
+    bool changed = true;
+    while(changed) {
+        // 1. 准备阶段
+        linearizeBlocks();
+        computeLiveIntervals();
+        
+        // 2. 执行线性扫描
+        changed = linearScan();
+
+        // 3. 如果有溢出，重写代码，然后下一轮重新开始
+        if (changed) {
+            rewriteProgram();
+            if (DEBUG) std::cerr << "--- Spilling detected, re-running linear scan ---\n";
+        }
+    }
+
+    // 4. 将最终分配结果应用到机器指令
+    applyAllocation();
+    // 5. 收集用到的被调用者保存寄存器
+    MFunc->getFrameInfo().vreg_to_preg_map = this->vreg_to_preg_map;
+    collectUsedCalleeSavedRegs();
+
+    if (DEBUG) std::cerr << "===== Finished Linear Scan Register Allocation =====\n\n";
+}
+
+// 步骤 1.1: 对基本块进行线性化，这里我们简单地按现有顺序排列
+void RISCv64LinearScan::linearizeBlocks() {
+    linear_order_blocks.clear();
+    for (auto& mbb : MFunc->getBlocks()) {
+        linear_order_blocks.push_back(mbb.get());
+    }
+}
+
+// RISCv64LinearScan.cpp
+
+void RISCv64LinearScan::computeLiveIntervals() {
+    instr_numbering.clear();
+    live_intervals.clear();
+    unhandled.clear();
+
+    // a. 对所有指令进行线性编号，并记录CALL指令的位置
+    int num = 0;
+    std::set<int> call_locations;
+    for (auto* mbb : linear_order_blocks) {
+        for (auto& instr : mbb->getInstructions()) {
+            instr_numbering[instr.get()] = num;
+            if (instr->getOpcode() == RVOpcodes::CALL) {
+                call_locations.insert(num);
+            }
+            num += 2; // 指令编号间隔为2，方便在溢出重写时插入指令
+        }
+    }
+
+    // b. 遍历所有指令，记录每个vreg首次和末次出现的位置
+    std::map<unsigned, std::pair<int, int>> vreg_ranges; // vreg -> {first_instr_num, last_instr_num}
+
+    for (auto* mbb : linear_order_blocks) {
+        for (auto& instr_ptr : mbb->getInstructions()) {
+            const MachineInstr* instr = instr_ptr.get();
+            int instr_num = instr_numbering.at(instr);
+            std::set<unsigned> use, def;
+            getInstrUseDef(instr, use, def);
+            
+            auto all_vregs = use;
+            all_vregs.insert(def.begin(), def.end());
+
+            for (unsigned vreg : all_vregs) {
+                if (vreg_ranges.find(vreg) == vreg_ranges.end()) {
+                    vreg_ranges[vreg] = {instr_num, instr_num};
+                } else {
+                    vreg_ranges[vreg].second = std::max(vreg_ranges[vreg].second, instr_num);
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    // c. 根据记录的边界，创建LiveInterval对象，并检查是否跨越CALL
+    for (auto const& [vreg, range] : vreg_ranges) {
+        live_intervals.emplace(vreg, LiveInterval(vreg));
+        auto& interval = live_intervals.at(vreg);
+        interval.start = range.first;
+        interval.end = range.second;
+        
+        // 检查此区间是否跨越了任何CALL指令
+        auto it = call_locations.lower_bound(interval.start);
+        if (it != call_locations.end() && *it < interval.end) {
+            interval.crosses_call = true;
+        }
+    }
+
+    // d. 将所有计算出的活跃区间放入 unhandled 列表
+    for (auto& pair : live_intervals) {
+        unhandled.push_back(&pair.second);
+    }
+    std::sort(unhandled.begin(), unhandled.end(), [](const LiveInterval* a, const LiveInterval* b){
+        return a->start < b->start;
+    });
+}
+
+// RISCv64LinearScan.cpp
+
+// 在类的定义中添加一个辅助函数来判断寄存器类型
+bool isCalleeSaved(PhysicalReg preg) {
+    if (preg >= PhysicalReg::S1 && preg <= PhysicalReg::S11) return true;
+    if (preg == PhysicalReg::S0) return true; // s0 通常也作为被调用者保存
+    // 浮点寄存器
+    if (preg >= PhysicalReg::F8 && preg <= PhysicalReg::F9) return true;
+    if (preg >= PhysicalReg::F18 && preg <= PhysicalReg::F27) return true;
+    return false;
+}
+
+// 线性扫描主算法
+bool RISCv64LinearScan::linearScan() {
+    active.clear();
+    spilled_vregs.clear();
+    vreg_to_preg_map.clear();
+
+    // 将寄存器池分为调用者保存和被调用者保存两类
+    std::set<PhysicalReg> free_caller_int_regs, free_callee_int_regs;
+    std::set<PhysicalReg> free_caller_fp_regs, free_callee_fp_regs;
+
+    for (auto preg : allocable_int_regs) {
+        if (isCalleeSaved(preg)) free_callee_int_regs.insert(preg);
+        else free_caller_int_regs.insert(preg);
+    }
+    for (auto preg : allocable_fp_regs) {
+        if (isCalleeSaved(preg)) free_callee_fp_regs.insert(preg);
+        else free_caller_fp_regs.insert(preg);
+    }
+
+    // 预处理ABI参数寄存器
+    vreg_to_preg_map.insert(abi_vreg_map.begin(), abi_vreg_map.end());
+    std::vector<LiveInterval*> normal_unhandled;
+    for(LiveInterval* interval : unhandled) {
+        if(abi_vreg_map.count(interval->vreg)) {
+            active.push_back(interval);
+            PhysicalReg preg = abi_vreg_map.at(interval->vreg);
+            if (isFPVReg(interval->vreg)) {
+                if(isCalleeSaved(preg)) free_callee_fp_regs.erase(preg); else free_caller_fp_regs.erase(preg);
+            } else {
+                if(isCalleeSaved(preg)) free_callee_int_regs.erase(preg); else free_caller_int_regs.erase(preg);
+            }
+        } else {
+            normal_unhandled.push_back(interval);
+        }
+    }
+    unhandled = normal_unhandled;
+    std::sort(active.begin(), active.end(), [](const LiveInterval* a, const LiveInterval* b){ return a->end < b->end; });
+    
+    // 主循环
+    for (LiveInterval* current : unhandled) {
+        // a. 释放active列表中已结束的区间
+        std::vector<LiveInterval*> new_active;
+        for (LiveInterval* active_interval : active) {
+            if (active_interval->end < current->start) {
+                PhysicalReg preg = vreg_to_preg_map.at(active_interval->vreg);
+                if (isFPVReg(active_interval->vreg)) {
+                     if(isCalleeSaved(preg)) free_callee_fp_regs.insert(preg); else free_caller_fp_regs.insert(preg);
+                } else {
+                     if(isCalleeSaved(preg)) free_callee_int_regs.insert(preg); else free_caller_int_regs.insert(preg);
+                }
+            } else {
+                new_active.push_back(active_interval);
+            }
+        }
+        active = new_active;
+
+        // b. 约束化地为当前区间分配寄存器
+        bool is_fp = isFPVReg(current->vreg);
+        auto& free_caller = is_fp ? free_caller_fp_regs : free_caller_int_regs;
+        auto& free_callee = is_fp ? free_callee_fp_regs : free_callee_int_regs;
+
+        PhysicalReg allocated_preg = PhysicalReg::INVALID;
+
+        if (current->crosses_call) {
+            // 跨调用区间：必须使用被调用者保存寄存器
+            if (!free_callee.empty()) {
+                allocated_preg = *free_callee.begin();
+                free_callee.erase(allocated_preg);
+            }
+        } else {
+            // 非跨调用区间：优先使用调用者保存寄存器
+            if (!free_caller.empty()) {
+                allocated_preg = *free_caller.begin();
+                free_caller.erase(allocated_preg);
+            } else if (!free_callee.empty()) {
+                allocated_preg = *free_callee.begin();
+                free_callee.erase(allocated_preg);
+            }
+        }
+
+        if (allocated_preg != PhysicalReg::INVALID) {
+            vreg_to_preg_map[current->vreg] = allocated_preg;
+            active.push_back(current);
+            std::sort(active.begin(), active.end(), [](const LiveInterval* a, const LiveInterval* b){ return a->end < b->end; });
+        } else {
+            // c. 没有可用寄存器，需要溢出
+            spillAtInterval(current);
+        }
+    }
+    return !spilled_vregs.empty();
+}
+
+void RISCv64LinearScan::chooseRegForInterval(LiveInterval* current) {
+    bool is_fp = isFPVReg(current->vreg);
+    auto& free_regs = is_fp ? free_fp_regs : free_int_regs;
+    
+    if (!free_regs.empty()) {
+        // 有可用寄存器
+        PhysicalReg preg = *free_regs.begin();
+        free_regs.erase(free_regs.begin());
+        vreg_to_preg_map[current->vreg] = preg;
+        active.push_back(current);
+        // 保持 active 列表按结束点排序
+        std::sort(active.begin(), active.end(), [](const LiveInterval* a, const LiveInterval* b){
+            return a->end < b->end;
+        });
+    } else {
+        // 没有可用寄存器，需要溢出
+        spillAtInterval(current);
+    }
+}
+
+void RISCv64LinearScan::spillAtInterval(LiveInterval* current) {
+    LiveInterval* spill_candidate = nullptr;
+    // 启发式溢出：
+    // 如果current需要callee-saved，则从active中找一个占用callee-saved且结束最晚的区间比较
+    // 否则，找active中结束最晚的区间
+    // 这里简化处理：总是找active中结束最晚的区间
+    auto last_active = active.back();
+
+    if (last_active->end > current->end) {
+        // 溢出active中的区间
+        spill_candidate = last_active;
+        PhysicalReg preg = vreg_to_preg_map.at(spill_candidate->vreg);
+        vreg_to_preg_map[current->vreg] = preg; // 把换出的寄存器给current
+        // 更新active列表
+        active.pop_back();
+        active.push_back(current);
+        std::sort(active.begin(), active.end(), [](const LiveInterval* a, const LiveInterval* b){ return a->end < b->end; });
+        spilled_vregs.insert(spill_candidate->vreg);
+    } else {
+        // 溢出当前区间
+        spilled_vregs.insert(current->vreg);
+    }
+}
+
+// 步骤 3: 重写程序，插入溢出代码
+void RISCv64LinearScan::rewriteProgram() {
+    StackFrameInfo& frame_info = MFunc->getFrameInfo();
+    int spill_offset = frame_info.locals_size; // 溢出区域接在局部变量之后
+
+    for (unsigned vreg : spilled_vregs) {
+        if (frame_info.spill_offsets.count(vreg)) continue; // 避免重复分配
+        
+        int size = isFPVReg(vreg) ? 4 : (vreg_type_map.at(vreg)->isPointer() ? 8 : 4);
+        spill_offset += size;
+        spill_offset = (spill_offset + 7) & ~7; // 8字节对齐
+        frame_info.spill_offsets[vreg] = -(16 + spill_offset);
+    }
+    frame_info.spill_size = spill_offset - frame_info.locals_size;
+
+    for (auto& mbb : MFunc->getBlocks()) {
+        auto& instrs = mbb->getInstructions();
+        std::vector<std::unique_ptr<MachineInstr>> new_instrs;
+
+        for (auto it = instrs.begin(); it != instrs.end(); ++it) {
+            auto& instr = *it;
+            std::set<unsigned> use_vregs, def_vregs;
+            getInstrUseDef(instr.get(), use_vregs, def_vregs);
+
+            // 建立溢出vreg到新临时vreg的映射
+            std::map<unsigned, unsigned> use_remap;
+            std::map<unsigned, unsigned> def_remap;
+
+            // 1. 为所有溢出的USE创建LOAD指令和映射
+            for (unsigned old_vreg : use_vregs) {
+                if (spilled_vregs.count(old_vreg) && use_remap.find(old_vreg) == use_remap.end()) {
+                    Type* type = vreg_type_map.at(old_vreg);
+                    unsigned new_temp_vreg = ISel->getNewVReg(type);
+                    use_remap[old_vreg] = new_temp_vreg;
+
+                    RVOpcodes load_op = isFPVReg(old_vreg) ? RVOpcodes::FLW : (type->isPointer() ? RVOpcodes::LD : RVOpcodes::LW);
+                    auto load = std::make_unique<MachineInstr>(load_op);
+                    load->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(new_temp_vreg));
+                    load->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
+                        std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0),
+                        std::make_unique<ImmOperand>(frame_info.spill_offsets.at(old_vreg))
+                    ));
+                    new_instrs.push_back(std::move(load));
+                }
+            }
+
+            // 2. 为所有溢出的DEF创建映射
+            for (unsigned old_vreg : def_vregs) {
+                if (spilled_vregs.count(old_vreg) && def_remap.find(old_vreg) == def_remap.end()) {
+                    Type* type = vreg_type_map.at(old_vreg);
+                    unsigned new_temp_vreg = ISel->getNewVReg(type);
+                    def_remap[old_vreg] = new_temp_vreg;
+                }
+            }
+            
+            // 3. 基于角色精确地替换原指令中的操作数
+            auto opcode = instr->getOpcode();
+            auto& operands = instr->getOperands();
+
+            auto replace_reg_op = [](RegOperand* reg_op, const std::map<unsigned, unsigned>& remap) {
+                if (reg_op->isVirtual() && remap.count(reg_op->getVRegNum())) {
+                    reg_op->setVRegNum(remap.at(reg_op->getVRegNum()));
+                }
+            };
+            
+            if (op_info.count(opcode)) {
+                const auto& info = op_info.at(opcode);
+                // 替换 Defs
+                for (int idx : info.first) {
+                    if (idx < operands.size() && operands[idx]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
+                        replace_reg_op(static_cast<RegOperand*>(operands[idx].get()), def_remap);
+                    }
+                }
+                // 替换 Uses
+                for (int idx : info.second) {
+                     if (idx < operands.size()) {
+                        if (operands[idx]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
+                            replace_reg_op(static_cast<RegOperand*>(operands[idx].get()), use_remap);
+                        } else if (operands[idx]->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
+                            replace_reg_op(static_cast<MemOperand*>(operands[idx].get())->getBase(), use_remap);
+                        }
+                    }
+                }
+            } else if (opcode == RVOpcodes::CALL) {
+                // 特殊处理 CALL 指令
+                if (!operands.empty() && operands[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
+                    replace_reg_op(static_cast<RegOperand*>(operands[0].get()), def_remap);
+                }
+                for (size_t i = 1; i < operands.size(); ++i) {
+                    if (operands[i]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
+                        replace_reg_op(static_cast<RegOperand*>(operands[i].get()), use_remap);
+                    }
+                }
+            }
+
+            // 4. 将修改后的指令放入新列表
+            new_instrs.push_back(std::move(instr));
+
+            // 5. 为所有溢出的DEF创建STORE指令
+            for(const auto& pair : def_remap) {
+                unsigned old_vreg = pair.first;
+                unsigned new_temp_vreg = pair.second;
+                Type* type = vreg_type_map.at(old_vreg);
+                RVOpcodes store_op = isFPVReg(old_vreg) ? RVOpcodes::FSW : (type->isPointer() ? RVOpcodes::SD : RVOpcodes::SW);
+                auto store = std::make_unique<MachineInstr>(store_op);
+                store->addOperand(std::make_unique<RegOperand>(new_temp_vreg));
+                store->addOperand(std::make_unique<MemOperand>(
+                    std::make_unique<RegOperand>(PhysicalReg::S0),
+                    std::make_unique<ImmOperand>(frame_info.spill_offsets.at(old_vreg))
+                ));
+                new_instrs.push_back(std::move(store));
+            }
+        }
+        instrs = std::move(new_instrs);
+    }
+}
+
+
+// 步骤 4: 应用最终分配结果
+void RISCv64LinearScan::applyAllocation() {
+    for (auto& mbb : MFunc->getBlocks()) {
+        for (auto& instr_ptr : mbb->getInstructions()) {
+            for (auto& op_ptr : instr_ptr->getOperands()) {
+                if (op_ptr->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
+                    auto reg_op = static_cast<RegOperand*>(op_ptr.get());
+                    if (reg_op->isVirtual()) {
+                        unsigned vreg = reg_op->getVRegNum();
+                        if (vreg_to_preg_map.count(vreg)) {
+                            reg_op->setPReg(vreg_to_preg_map.at(vreg));
+                        } else {
+                            // 如果一个vreg最终没有颜色，这通常意味着它是一个短生命周期的临时变量
+                            // 在溢出重写中产生，但在下一轮分配前就被优化掉了。
+                            // 或者是一个从未被使用的定义。
+                            // 给他一个临时寄存器以防万一。
+                            reg_op->setPReg(PhysicalReg::T5); 
+                        }
+                    }
+                } else if (op_ptr->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
+                    auto mem_op = static_cast<MemOperand*>(op_ptr.get());
+                    auto reg_op = mem_op->getBase();
+                    if (reg_op->isVirtual()) {
+                        unsigned vreg = reg_op->getVRegNum();
+                        if (vreg_to_preg_map.count(vreg)) {
+                            reg_op->setPReg(vreg_to_preg_map.at(vreg));
+                        } else {
+                            reg_op->setPReg(PhysicalReg::T5);
+                        }
+                    }
+                }
+            }
+        }
+    }
+}
+
+void RISCv64LinearScan::getInstrUseDef(const MachineInstr* instr, std::set<unsigned>& use, std::set<unsigned>& def) {
+    // 这个函数与图着色版本中的 getInstrUseDef 逻辑完全相同，此处直接复用
+    auto opcode = instr->getOpcode();
+    const auto& operands = instr->getOperands();
+
+    // op_info 的定义已被移到函数外部的命名空间中
+    
+    auto get_vreg_id_if_virtual = [&](const MachineOperand* op, std::set<unsigned>& s) {
+        if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) {
+            auto reg_op = static_cast<const RegOperand*>(op);
+            if (reg_op->isVirtual()) s.insert(reg_op->getVRegNum());
+        } else if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) {
+            auto mem_op = static_cast<const MemOperand*>(op);
+            auto reg_op = mem_op->getBase();
+            if (reg_op->isVirtual()) s.insert(reg_op->getVRegNum());
+        }
+    };
+
+    if (op_info.count(opcode)) {
+        const auto& info = op_info.at(opcode);
+        for (int idx : info.first) if (idx < operands.size()) get_vreg_id_if_virtual(operands[idx].get(), def);
+        for (int idx : info.second) if (idx < operands.size()) get_vreg_id_if_virtual(operands[idx].get(), use);
+        // MemOperand 的基址寄存器总是一个 use
+        for (const auto& op : operands) if (op->getKind() == MachineOperand::KIND_MEM) get_vreg_id_if_virtual(op.get(), use);
+    } else if (opcode == RVOpcodes::CALL) {
+        // CALL指令的特殊处理
+        // 第一个操作数（如果有）是def（返回值）
+        if (!operands.empty() && operands[0]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) get_vreg_id_if_virtual(operands[0].get(), def);
+        // 后续的寄存器操作数是use（参数）
+        for (size_t i = 1; i < operands.size(); ++i) if (operands[i]->getKind() == MachineOperand::KIND_REG) get_vreg_id_if_virtual(operands[i].get(), use);
+    }
+}
+
+// 辅助函数: 判断是否为浮点vreg
+bool RISCv64LinearScan::isFPVReg(unsigned vreg) const {
+    return vreg_type_map.count(vreg) && vreg_type_map.at(vreg)->isFloat();
+}
+
+// 辅助函数: 收集被使用的被调用者保存寄存器
+void RISCv64LinearScan::collectUsedCalleeSavedRegs() {
+    StackFrameInfo& frame_info = MFunc->getFrameInfo();
+    frame_info.used_callee_saved_regs.clear();
+
+    const auto& callee_saved_int = getCalleeSavedIntRegs();
+    const auto& callee_saved_fp = getCalleeSavedFpRegs();
+    std::set<PhysicalReg> callee_saved_set(callee_saved_int.begin(), callee_saved_int.end());
+    callee_saved_set.insert(callee_saved_fp.begin(), callee_saved_fp.end());
+    callee_saved_set.insert(PhysicalReg::S0); // s0总是被用作帧指针
+
+    for(const auto& pair : vreg_to_preg_map) {
+        PhysicalReg preg = pair.second;
+        if(callee_saved_set.count(preg)) {
+            frame_info.used_callee_saved_regs.insert(preg);
+        }
+    }
+}
+
+} // namespace sysy

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

@@ -22,7 +22,6 @@ 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);
     

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;
 
@@ -16,8 +22,8 @@ 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 +39,16 @@ 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
+
+    INVALID, ///< 无效寄存器标记
 };
 
 // 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
@@ -85,6 +88,7 @@ enum class RVOpcodes {
     // 浮点转换
     FCVT_S_W, // fcvt.s.w rd, rs1 (有符号整数 -> 单精度浮点)
     FCVT_W_S, // fcvt.w.s rd, rs1 (单精度浮点 -> 有符号整数)
+    FCVT_W_S_RTZ, // fcvt.w.s rd, rs1, rtz (使用向零截断模式)
 
     // 浮点传送/移动
     FMV_S,    // fmv.s rd, rs1 (浮点寄存器之间)
@@ -195,6 +199,11 @@ 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 +283,15 @@ 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 +305,7 @@ 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/RISCv64LinearScan.h

@@ -0,0 +1,104 @@
+#ifndef RISCV64_LINEARSCAN_H
+#define RISCV64_LINEARSCAN_H
+
+#include "RISCv64LLIR.h"
+#include "RISCv64ISel.h"
+#include <vector>
+#include <map>
+#include <set>
+#include <algorithm>
+
+namespace sysy {
+
+// 前向声明
+class MachineBasicBlock;
+class MachineFunction;
+class RISCv64ISel;
+
+/**
+ * @brief 表示一个虚拟寄存器的活跃区间。
+ * 包含起始和结束指令编号。为了简化，我们不处理有“洞”的区间。
+ */
+struct LiveInterval {
+    unsigned vreg = 0;
+    int start = -1;
+    int end = -1;
+    bool crosses_call = false;
+    
+    LiveInterval(unsigned vreg) : vreg(vreg) {}
+
+    // 用于排序，按起始点从小到大
+    bool operator<(const LiveInterval& other) const {
+        return start < other.start;
+    }
+};
+
+class RISCv64LinearScan {
+public:
+    RISCv64LinearScan(MachineFunction* mfunc);
+    void run();
+
+private:
+    // --- 核心算法流程 ---
+    void linearizeBlocks();
+    void computeLiveIntervals();
+    bool linearScan();
+    void rewriteProgram();
+    void applyAllocation();
+    void chooseRegForInterval(LiveInterval* current);
+    void spillAtInterval(LiveInterval* current);
+    
+    // --- 辅助函数 ---
+    void getInstrUseDef(const MachineInstr* instr, std::set<unsigned>& use, std::set<unsigned>& def);
+    bool isFPVReg(unsigned vreg) const;
+    void collectUsedCalleeSavedRegs();
+
+    MachineFunction* MFunc;
+    RISCv64ISel* ISel;
+
+    // --- 线性扫描数据结构 ---
+    std::vector<MachineBasicBlock*> linear_order_blocks;
+    std::map<const MachineInstr*, int> instr_numbering;
+    std::map<unsigned, LiveInterval> live_intervals;
+    
+    std::vector<LiveInterval*> unhandled;
+    std::vector<LiveInterval*> active; // 活跃且已分配物理寄存器的区间
+    
+    std::set<unsigned> spilled_vregs; // 记录在本轮被决定溢出的vreg
+
+    // --- 寄存器池和分配结果 ---
+    std::vector<PhysicalReg> allocable_int_regs;
+    std::vector<PhysicalReg> allocable_fp_regs;
+    std::set<PhysicalReg> free_int_regs;
+    std::set<PhysicalReg> free_fp_regs;
+    std::map<unsigned, PhysicalReg> vreg_to_preg_map;
+    std::map<unsigned, PhysicalReg> abi_vreg_map;
+    
+    const std::map<unsigned, Type*>& vreg_type_map;
+};
+
+static const std::map<RVOpcodes, std::pair<std::vector<int>, std::vector<int>>> op_info = {
+    {RVOpcodes::ADD, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::SUB, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::MUL, {{0}, {1, 2}}},
+    {RVOpcodes::DIV, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::REM, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::ADDW, {{0}, {1, 2}}},
+    {RVOpcodes::SUBW, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::MULW, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::DIVW, {{0}, {1, 2}}},
+    {RVOpcodes::REMW, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::SLT, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::SLTU, {{0}, {1, 2}}},
+    {RVOpcodes::ADDI, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::ADDIW, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::XORI, {{0}, {1}}},
+    {RVOpcodes::SLTI, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::SLTIU, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::LB, {{0}, {}}},
+    {RVOpcodes::LH, {{0}, {}}}, {RVOpcodes::LW, {{0}, {}}}, {RVOpcodes::LD, {{0}, {}}},
+    {RVOpcodes::LBU, {{0}, {}}}, {RVOpcodes::LHU, {{0}, {}}}, {RVOpcodes::LWU, {{0}, {}}},
+    {RVOpcodes::FLW, {{0}, {}}}, {RVOpcodes::FLD, {{0}, {}}}, {RVOpcodes::SB, {{}, {0, 1}}},
+    {RVOpcodes::SH, {{}, {0, 1}}}, {RVOpcodes::SW, {{}, {0, 1}}}, {RVOpcodes::SD, {{}, {0, 1}}},
+    {RVOpcodes::FSW, {{}, {0, 1}}}, {RVOpcodes::FSD, {{}, {0, 1}}}, {RVOpcodes::BEQ, {{}, {0, 1}}},
+    {RVOpcodes::BNE, {{}, {0, 1}}}, {RVOpcodes::BLT, {{}, {0, 1}}}, {RVOpcodes::BGE, {{}, {0, 1}}},
+    {RVOpcodes::JALR, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::LI, {{0}, {}}}, {RVOpcodes::LA, {{0}, {}}},
+    {RVOpcodes::MV, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::SEQZ, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::SNEZ, {{0}, {1}}},
+    {RVOpcodes::RET, {{}, {}}}, {RVOpcodes::FADD_S, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::FSUB_S, {{0}, {1, 2}}},
+    {RVOpcodes::FMUL_S, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::FDIV_S, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::FEQ_S, {{0}, {1, 2}}},
+    {RVOpcodes::FLT_S, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::FLE_S, {{0}, {1, 2}}}, {RVOpcodes::FCVT_S_W, {{0}, {1}}},
+    {RVOpcodes::FCVT_W_S, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::FMV_S, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::FMV_W_X, {{0}, {1}}},
+    {RVOpcodes::FMV_X_W, {{0}, {1}}}, {RVOpcodes::FNEG_S, {{0}, {1}}}
+};
+
+} // namespace sysy
+
+#endif // RISCV64_LINEARSCAN_H

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

@@ -202,6 +202,7 @@ 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
@@ -229,7 +230,14 @@ 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();
 };
 
 /**
@@ -633,21 +641,6 @@ class User : public Value {
   explicit User(Type *type, const std::string &name = "") : Value(type, name) {}
 
  public:
-  // ~User() override {
-  //   // 当 User 对象被销毁时（例如，LoadInst 或 StoreInst 被删除时），
-  //   // 它必须通知它所使用的所有 Value，将对应的 Use 关系从它们的 uses 列表中移除。
-  //   // 这样可以防止 Value 的 uses 列表中出现悬空的 Use 对象。
-  //   for (const auto &use_ptr : operands) {
-  //     // 确保 use_ptr 非空，并且其内部指向的 Value* 也非空
-  //     // (虽然通常情况下不会为空，但为了健壮性考虑)
-  //     if (use_ptr && use_ptr->getValue()) {
-  //       use_ptr->getValue()->removeUse(use_ptr);
-  //     }
-  //   }
-  //   // operands 向量本身是 std::vector<std::shared_ptr<Use>>，
-  //   // 在此析构函数结束后，operands 向量会被销毁，其内部的 shared_ptr 也会被释放，
-  //   // 如果 shared_ptr 引用计数降为0，Use 对象本身也会被销毁。
-  // }
   unsigned getNumOperands() const { return operands.size(); }  ///< 获取操作数数量
   auto operand_begin() const { return operands.begin(); }              ///< 返回操作数列表的开头迭代器
   auto operand_end() const { return operands.end(); }                  ///< 返回操作数列表的结尾迭代器
@@ -657,11 +650,7 @@ 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) {
@@ -728,6 +717,8 @@ class Instruction : public User {
     kPhi = 0x1UL << 39,
     kBitItoF = 0x1UL << 40,
     kBitFtoI = 0x1UL << 41,
+    kSRA = 0x1UL << 42,
+    kMulh = 0x1UL << 43
   };
 
 protected:
@@ -824,6 +815,12 @@ public:
         return "Memset";
       case kPhi:
         return "Phi";
+      case kBitItoF:
+        return "BitItoF";
+      case kBitFtoI:
+        return "BitFtoI";
+      case kSRA:
+        return "SRA";
       default:
         return "Unknown";
     }
@@ -835,11 +832,15 @@ 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 | 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 = 
@@ -907,57 +908,54 @@ 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));}
-  //增加llvm同名方法实现获取value和block
-  Value* getIncomingValue(unsigned k) const {return getOperand(2 * k);}  ///< 获取位置为k的值
-  BasicBlock* getIncomingBlock(unsigned k) const {return dynamic_cast<BasicBlock*>(getOperand(2 * k + 1));}
-
-  Value* getIncomingValue(BasicBlock* blk) const {
-    return getvalfromBlk(blk);
-  }  ///< 获取指定基本块的传入值
-
-  BasicBlock* getIncomingBlock(Value* val) const {
-    return getBlkfromVal(val);
-  }  ///< 获取指定值的传入基本块
-
-  void replaceIncoming(BasicBlock *oldBlock, BasicBlock *newBlock, Value *newValue){
-    delBlk(oldBlock);
-    addIncoming(newValue, newBlock);
-  }
-
-  auto& getincomings() const {return blk2val;}  ///< 获取所有的基本块和对应的值
-
-  Value* getvalfromBlk(BasicBlock* blk) const ;
-  BasicBlock* getBlkfromVal(Value* val) const ;
-
   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);
+
   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 removeIncoming(BasicBlock *block){
-    delBlk(block);
-  }
-
-  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()); }
 };
 

src/include/midend/IRBuilder.h

@@ -217,6 +217,12 @@ 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 * 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()) {

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/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/SysYIROptUtils.h

@@ -48,13 +48,6 @@ public:
             }
         }
     }
-    // 清空 User 的 operands 向量。这会递减 User 持有的 shared_ptr<Use> 的引用计数。
-    // 当引用计数降为 0 时，Use 对象本身将被销毁。
-    // User::operands.clear(); // 这个步骤会在 Instruction 的析构函数中自动完成，因为它是 vector 成员
-                             // 或者我们可以在 User::removeOperand 方法中确保 Use 对象从 operands 中移除。
-                             // 实际上，只要 Value::removeUse(use_ptr) 被调用了，
-                             // 当 Instruction 所在的 unique_ptr 销毁时，它的 operands vector 也会被销毁。
-                             // 所以这里不需要显式 clear()
   }
   static void usedelete(Instruction *inst) {
     assert(inst && "Instruction to delete cannot be null.");
@@ -75,7 +68,7 @@ public:
     // 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();
@@ -92,7 +85,7 @@ public:
 
     // 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
   static bool isGlobal(Value *val) {

src/include/midend/Pass/Pass.h

@@ -279,7 +279,7 @@ 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

@@ -11,6 +11,8 @@ add_library(midend_lib STATIC
     Pass/Optimize/Reg2Mem.cpp
     Pass/Optimize/SysYIRCFGOpt.cpp
     Pass/Optimize/SCCP.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/IR.cpp

@@ -118,13 +118,45 @@ ArrayType *ArrayType::get(Type *elementType, unsigned numElements) {
   return result.first->get();
 }
 
+// void Value::replaceAllUsesWith(Value *value) {
+//   for (auto &use : uses) {
+//     auto user = use->getUser();
+//     assert(user && "Use's user cannot be null");
+//     user->setOperand(use->getIndex(), value);
+//   }
+//   uses.clear();
+// }
 void Value::replaceAllUsesWith(Value *value) {
-  for (auto &use : uses) {
-    use->getUser()->setOperand(use->getIndex(), value);
-  }
-  uses.clear();
-}
+  // 1. 创建 uses 列表的副本进行迭代。
+  //    这样做是为了避免在迭代过程中，由于 setOperand 间接调用 removeUse 或 addUse
+  //    导致原列表被修改，从而引发迭代器失效问题。
+  std::list<std::shared_ptr<Use>> uses_copy = uses; 
 
+  for (auto &use_ptr : uses_copy) { // 遍历副本
+    // 2. 检查 shared_ptr<Use> 本身是否为空。这是最常见的崩溃原因之一。
+    if (use_ptr == nullptr) {
+      std::cerr << "Warning: Encountered a null std::shared_ptr<Use> in Value::uses list. Skipping this entry." << std::endl;
+      // 在一个健康的 IR 中，这种情况不应该发生。如果经常出现，说明你的 Use 创建或管理有问题。
+      continue; // 跳过空的智能指针
+    }
+    
+    // 3. 检查 Use 对象内部的 User* 是否为空。
+    User* user_val = use_ptr->getUser(); 
+    if (user_val == nullptr) {
+      std::cerr << "Warning: Use object (" << use_ptr.get() << ") has a null User* in replaceAllUsesWith. Skipping this entry. This indicates IR corruption." << std::endl;
+      // 同样，在一个健康的 IR 中，Use 对象的 User* 不应该为空。
+      continue; // 跳过用户指针为空的 Use 对象
+    }
+    
+    // 如果走到这里，use_ptr 和 user_val 都是有效的，可以安全调用 setOperand
+    user_val->setOperand(use_ptr->getIndex(), value);
+  }
+
+  // 4. 处理完所有 use 之后，清空原始的 uses 列表。
+  //    replaceAllUsesWith 的目的就是将所有使用关系从当前 Value 转移走，
+  //    所以最后清空列表是正确的。
+  uses.clear(); 
+}
 
 // Implementations for static members
 
@@ -182,377 +214,45 @@ auto Function::getCalleesWithNoExternalAndSelf() -> std::set<Function *> {
   }
   return result;
 }
-// 函数克隆，后续函数级优化（内联等）需要用到
-Function * Function::clone(const std::string &suffix) const  {
-  std::stringstream ss;
-  std::map<BasicBlock *, BasicBlock *> oldNewBlockMap;
-  IRBuilder builder;
-  auto newFunction = new Function(parent, type, name);
-  newFunction->getEntryBlock()->setName(blocks.front()->getName());
-  oldNewBlockMap.emplace(blocks.front().get(), newFunction->getEntryBlock());
-  auto oldBlockListIter = std::next(blocks.begin());
-  while (oldBlockListIter != blocks.end()) {
-    auto newBlock = newFunction->addBasicBlock(oldBlockListIter->get()->getName());
-    oldNewBlockMap.emplace(oldBlockListIter->get(), newBlock);
-    oldBlockListIter++;
-  }
 
-  for (const auto &oldNewBlockItem : oldNewBlockMap) {
-    auto oldBlock = oldNewBlockItem.first;
-    auto newBlock = oldNewBlockItem.second;
-    for (const auto &oldPred : oldBlock->getPredecessors()) {
-      newBlock->addPredecessor(oldNewBlockMap.at(oldPred));
-    }
-    for (const auto &oldSucc : oldBlock->getSuccessors()) {
-      newBlock->addSuccessor(oldNewBlockMap.at(oldSucc));
+void Value::removeAllUses() {
+  while (!uses.empty()) {
+    auto use = uses.back();
+    uses.pop_back();
+    if (use && use->getUser()) {
+      auto user = use->getUser();
+      int index = use->getIndex();
+      user->removeOperand(index); ///< 从User中移除该操作数
+    } else {
+      // 如果use或user为null，输出警告信息
+      assert(use != nullptr && "Use cannot be null");
+      assert(use->getUser() != nullptr && "Use's user cannot be null");
     }
   }
-
-  std::map<Value *, Value *> oldNewValueMap;
-  std::map<Value *, bool> isAddedToCreate;
-  std::map<Value *, bool> isCreated;
-  std::queue<Value *> toCreate;
-
-  for (const auto &oldBlock : blocks) {
-    for (const auto &inst : oldBlock->getInstructions()) {
-      isAddedToCreate.emplace(inst.get(), false);
-      isCreated.emplace(inst.get(), false);
-    }
-  }
-  for (const auto &oldBlock : blocks) {
-    for (const auto &inst : oldBlock->getInstructions()) {
-      for (const auto &valueUse : inst->getOperands()) {
-        auto value = valueUse->getValue();
-        if (oldNewValueMap.find(value) == oldNewValueMap.end()) {
-          auto oldAllocInst = dynamic_cast<AllocaInst *>(value);
-          if (oldAllocInst != nullptr) {
-            std::vector<Value *> dims;
-            // TODO: 这里的dims用type推断
-            // for (const auto &dim : oldAllocInst->getDims()) {
-            //   dims.emplace_back(dim->getValue());
-            // }
-            ss << oldAllocInst->getName() << suffix;
-            auto newAllocInst =
-                new AllocaInst(oldAllocInst->getType(), oldNewBlockMap.at(oldAllocInst->getParent()), ss.str());
-            ss.str("");
-            oldNewValueMap.emplace(oldAllocInst, newAllocInst);
-            if (isAddedToCreate.find(oldAllocInst) == isAddedToCreate.end()) {
-              isAddedToCreate.emplace(oldAllocInst, true);
-            } else {
-              isAddedToCreate.at(oldAllocInst) = true;
-            }
-            if (isCreated.find(oldAllocInst) == isCreated.end()) {
-              isCreated.emplace(oldAllocInst, true);
-            } else {
-              isCreated.at(oldAllocInst) = true;
-            }
-          }
-        }
-      }
-      if (inst->getKind() == Instruction::kAlloca) {
-        if (oldNewValueMap.find(inst.get()) == oldNewValueMap.end()) {
-          auto oldAllocInst = dynamic_cast<AllocaInst *>(inst.get());
-          std::vector<Value *> dims;
-          // TODO: 这里的dims用type推断
-          // for (const auto &dim : oldAllocInst->getDims()) {
-          //   dims.emplace_back(dim->getValue());
-          // }
-          ss << oldAllocInst->getName() << suffix;
-          auto newAllocInst =
-              new AllocaInst(oldAllocInst->getType(), oldNewBlockMap.at(oldAllocInst->getParent()), ss.str());
-          ss.str("");
-          oldNewValueMap.emplace(oldAllocInst, newAllocInst);
-          if (isAddedToCreate.find(oldAllocInst) == isAddedToCreate.end()) {
-            isAddedToCreate.emplace(oldAllocInst, true);
-          } else {
-            isAddedToCreate.at(oldAllocInst) = true;
-          }
-          if (isCreated.find(oldAllocInst) == isCreated.end()) {
-            isCreated.emplace(oldAllocInst, true);
-          } else {
-            isCreated.at(oldAllocInst) = true;
-          }
-        }
-      }
-    }
-  }
-  for (const auto &oldBlock : blocks) {
-    for (const auto &inst : oldBlock->getInstructions()) {
-      for (const auto &valueUse : inst->getOperands()) {
-        auto value = valueUse->getValue();
-        if (oldNewValueMap.find(value) == oldNewValueMap.end()) {
-          auto globalValue = dynamic_cast<GlobalValue *>(value);
-          auto constVariable = dynamic_cast<ConstantVariable *>(value);
-          auto constantValue = dynamic_cast<ConstantValue *>(value);
-          auto functionValue = dynamic_cast<Function *>(value);
-          if (globalValue != nullptr || constantValue != nullptr || constVariable != nullptr ||
-              functionValue != nullptr) {
-            if (functionValue == this) {
-              oldNewValueMap.emplace(value, newFunction);
-            } else {
-              oldNewValueMap.emplace(value, value);
-            }
-            isCreated.emplace(value, true);
-            isAddedToCreate.emplace(value, true);
-          }
-        }
-      }
-    }
-  }
-  for (const auto &oldBlock : blocks) {
-    for (const auto &inst : oldBlock->getInstructions()) {
-      if (inst->getKind() != Instruction::kAlloca) {
-        bool isReady = true;
-        for (const auto &use : inst->getOperands()) {
-          auto value = use->getValue();
-          if (dynamic_cast<BasicBlock *>(value) == nullptr && !isCreated.at(value)) {
-            isReady = false;
-            break;
-          }
-        }
-        if (isReady) {
-          toCreate.push(inst.get());
-          isAddedToCreate.at(inst.get()) = true;
-        }
-      }
-    }
-  }
-
-  while (!toCreate.empty()) {
-    auto inst = dynamic_cast<Instruction *>(toCreate.front());
-    toCreate.pop();
-
-    bool isReady = true;
-    for (const auto &valueUse : inst->getOperands()) {
-      auto value = dynamic_cast<Instruction *>(valueUse->getValue());
-      if (value != nullptr && !isCreated.at(value)) {
-        isReady = false;
-        break;
-      }
-    }
-
-    if (!isReady) {
-      toCreate.push(inst);
-      continue;
-    }
-    isCreated.at(inst) = true;
-    switch (inst->getKind()) {
-      case Instruction::kAdd:
-      case Instruction::kSub:
-      case Instruction::kMul:
-      case Instruction::kDiv:
-      case Instruction::kRem:
-      case Instruction::kICmpEQ:
-      case Instruction::kICmpNE:
-      case Instruction::kICmpLT:
-      case Instruction::kICmpGT:
-      case Instruction::kICmpLE:
-      case Instruction::kICmpGE:
-      case Instruction::kAnd:
-      case Instruction::kOr:
-      case Instruction::kFAdd:
-      case Instruction::kFSub:
-      case Instruction::kFMul:
-      case Instruction::kFDiv:
-      case Instruction::kFCmpEQ:
-      case Instruction::kFCmpNE:
-      case Instruction::kFCmpLT:
-      case Instruction::kFCmpGT:
-      case Instruction::kFCmpLE:
-      case Instruction::kFCmpGE: {
-        auto oldBinaryInst = dynamic_cast<BinaryInst *>(inst);
-        auto lhs = oldBinaryInst->getLhs();
-        auto rhs = oldBinaryInst->getRhs();
-        Value *newLhs;
-        Value *newRhs;
-        newLhs = oldNewValueMap[lhs];
-        newRhs = oldNewValueMap[rhs];
-        ss << oldBinaryInst->getName() << suffix;
-        auto newBinaryInst = new BinaryInst(oldBinaryInst->getKind(), oldBinaryInst->getType(), newLhs, newRhs,
-                                            oldNewBlockMap.at(oldBinaryInst->getParent()), ss.str());
-        ss.str("");
-        oldNewValueMap.emplace(oldBinaryInst, newBinaryInst);
-        break;
-      }
-
-      case Instruction::kNeg:
-      case Instruction::kNot:
-      case Instruction::kFNeg:
-      case Instruction::kFNot:
-      case Instruction::kItoF:
-      case Instruction::kFtoI: {
-        auto oldUnaryInst = dynamic_cast<UnaryInst *>(inst);
-        auto hs = oldUnaryInst->getOperand();
-        Value *newHs;
-        newHs = oldNewValueMap.at(hs);
-        ss << oldUnaryInst->getName() << suffix;
-        auto newUnaryInst = new UnaryInst(oldUnaryInst->getKind(), oldUnaryInst->getType(), newHs,
-                                          oldNewBlockMap.at(oldUnaryInst->getParent()), ss.str());
-        ss.str("");
-        oldNewValueMap.emplace(oldUnaryInst, newUnaryInst);
-        break;
-      }
-
-      case Instruction::kCall: {
-        auto oldCallInst = dynamic_cast<CallInst *>(inst);
-        std::vector<Value *> newArgumnts;
-        for (const auto &arg : oldCallInst->getArguments()) {
-          newArgumnts.emplace_back(oldNewValueMap.at(arg->getValue()));
-        }
-
-        ss << oldCallInst->getName() << suffix;
-        CallInst *newCallInst;
-        newCallInst =
-            new CallInst(oldCallInst->getCallee(), newArgumnts, oldNewBlockMap.at(oldCallInst->getParent()), ss.str());
-        ss.str("");
-        // if (oldCallInst->getCallee() != this) {
-        //   newCallInst = new CallInst(oldCallInst->getCallee(), newArgumnts,
-        //   oldNewBlockMap.at(oldCallInst->getParent()),
-        //                              oldCallInst->getName());
-        // } else {
-        //   newCallInst = new CallInst(newFunction, newArgumnts, oldNewBlockMap.at(oldCallInst->getParent()),
-        //                              oldCallInst->getName());
-        // }
-
-        oldNewValueMap.emplace(oldCallInst, newCallInst);
-        break;
-      }
-
-      case Instruction::kCondBr: {
-        auto oldCondBrInst = dynamic_cast<CondBrInst *>(inst);
-        auto oldCond = oldCondBrInst->getCondition();
-        Value *newCond;
-        newCond = oldNewValueMap.at(oldCond);
-        auto newCondBrInst = new CondBrInst(newCond, oldNewBlockMap.at(oldCondBrInst->getThenBlock()),
-                                            oldNewBlockMap.at(oldCondBrInst->getElseBlock()),
-                                            oldNewBlockMap.at(oldCondBrInst->getParent()));
-        oldNewValueMap.emplace(oldCondBrInst, newCondBrInst);
-        break;
-      }
-
-      case Instruction::kBr: {
-        auto oldBrInst = dynamic_cast<UncondBrInst *>(inst);
-        auto newBrInst =
-            new UncondBrInst(oldNewBlockMap.at(oldBrInst->getBlock()), oldNewBlockMap.at(oldBrInst->getParent()));
-        oldNewValueMap.emplace(oldBrInst, newBrInst);
-        break;
-      }
-
-      case Instruction::kReturn: {
-        auto oldReturnInst = dynamic_cast<ReturnInst *>(inst);
-        auto oldRval = oldReturnInst->getReturnValue();
-        Value *newRval = nullptr;
-        if (oldRval != nullptr) {
-          newRval = oldNewValueMap.at(oldRval);
-        }
-        auto newReturnInst =
-            new ReturnInst(newRval, oldNewBlockMap.at(oldReturnInst->getParent()), oldReturnInst->getName());
-        oldNewValueMap.emplace(oldReturnInst, newReturnInst);
-        break;
-      }
-
-      case Instruction::kAlloca: {
-        assert(false);
-      }
-
-      case Instruction::kLoad: {
-        auto oldLoadInst = dynamic_cast<LoadInst *>(inst);
-        auto oldPointer = oldLoadInst->getPointer();
-        Value *newPointer;
-        newPointer = oldNewValueMap.at(oldPointer);
-
-        std::vector<Value *> newIndices;
-        // for (const auto &index : oldLoadInst->getIndices()) {
-        //   newIndices.emplace_back(oldNewValueMap.at(index->getValue()));
-        // }
-        ss << oldLoadInst->getName() << suffix;
-        // TODO : 这里的newLoadInst的类型需要根据oldLoadInst的类型来推断
-        auto newLoadInst = new LoadInst(newPointer, oldNewBlockMap.at(oldLoadInst->getParent()), ss.str());
-        ss.str("");
-        oldNewValueMap.emplace(oldLoadInst, newLoadInst);
-        break;
-      }
-
-      case Instruction::kStore: {
-        auto oldStoreInst = dynamic_cast<StoreInst *>(inst);
-        auto oldPointer = oldStoreInst->getPointer();
-        auto oldValue = oldStoreInst->getValue();
-        Value *newPointer;
-        Value *newValue;
-        std::vector<Value *> newIndices;
-        newPointer = oldNewValueMap.at(oldPointer);
-        newValue = oldNewValueMap.at(oldValue);
-        // TODO: 这里的newIndices需要根据oldStoreInst的类型来推断
-        // for (const auto &index : oldStoreInst->getIndices()) {
-        //   newIndices.emplace_back(oldNewValueMap.at(index->getValue()));
-        // }
-        auto newStoreInst = new StoreInst(newValue, newPointer,
-                                          oldNewBlockMap.at(oldStoreInst->getParent()), oldStoreInst->getName());
-        oldNewValueMap.emplace(oldStoreInst, newStoreInst);
-        break;
-      }
-
-      // TODO：复制GEP指令
-
-      case Instruction::kMemset: {
-        auto oldMemsetInst = dynamic_cast<MemsetInst *>(inst);
-        auto oldPointer = oldMemsetInst->getPointer();
-        auto oldValue = oldMemsetInst->getValue();
-        Value *newPointer;
-        Value *newValue;
-        newPointer = oldNewValueMap.at(oldPointer);
-        newValue = oldNewValueMap.at(oldValue);
-
-        auto newMemsetInst = new MemsetInst(newPointer, oldMemsetInst->getBegin(), oldMemsetInst->getSize(), newValue,
-                                            oldNewBlockMap.at(oldMemsetInst->getParent()), oldMemsetInst->getName());
-        oldNewValueMap.emplace(oldMemsetInst, newMemsetInst);
-        break;
-      }
-
-      case Instruction::kInvalid:
-      case Instruction::kPhi: {
-        break;
-      }
-
-      default:
-        assert(false);
-    }
-    for (const auto &userUse : inst->getUses()) {
-      auto user = userUse->getUser();
-      if (!isAddedToCreate.at(user)) {
-        toCreate.push(user);
-        isAddedToCreate.at(user) = true;
-      }
-    }
-  }
-
-  for (const auto &oldBlock : blocks) {
-    auto newBlock = oldNewBlockMap.at(oldBlock.get());
-    builder.setPosition(newBlock, newBlock->end());
-    for (const auto &inst : oldBlock->getInstructions()) {
-      builder.insertInst(dynamic_cast<Instruction *>(oldNewValueMap.at(inst.get())));
-    }
-  }
-
-  // for (const auto &param : blocks.front()->getArguments()) {
-  //   newFunction->getEntryBlock()->insertArgument(dynamic_cast<AllocaInst *>(oldNewValueMap.at(param)));
-  // }
-  for (const auto &arg : arguments) {
-    auto newArg = dynamic_cast<Argument *>(oldNewValueMap.at(arg));
-    if (newArg != nullptr) {
-      newFunction->insertArgument(newArg);
-    }
-  }
-
-  return newFunction;
+  uses.clear();
 }
+
 /**
  * 设置操作数
  */
-void User::setOperand(unsigned index, Value *value) {
-  assert(index < getNumOperands());
-  operands[index]->setValue(value);
-  value->addUse(operands[index]);
+void User::setOperand(unsigned index, Value *newvalue) {
+  if (index >= operands.size()) {
+    std::cerr << "index=" << index << ", but mOperands max size=" << operands.size() << std::endl;
+    assert(index < operands.size());
+  }
+  std::shared_ptr<Use> olduse = operands[index];
+  Value *oldValue = olduse->getValue();
+  if (oldValue != newvalue) {
+    // 如果新值和旧值不同，先移除旧值的使用关系
+    oldValue->removeUse(olduse);
+    // 设置新的操作数
+    operands[index] = std::make_shared<Use>(index, this, newvalue);
+    newvalue->addUse(operands[index]);
+  }
+  else {
+    // 如果新值和旧值相同，直接更新use的索引
+    operands[index]->setValue(newvalue);
+  }
 }
 /**
  * 替换操作数
@@ -565,29 +265,50 @@ void User::replaceOperand(unsigned index, Value *value) {
   value->addUse(use);
 }
 
+/**
+ * 移除操作数
+ */
+void User::removeOperand(unsigned index) {
+  assert(index < getNumOperands() && "Index out of range in removeOperand");
+  std::shared_ptr<Use> useToRemove = operands.at(index);
+  Value *valueToRemove = useToRemove->getValue();
+  if(valueToRemove) {
+    if(valueToRemove == this) {
+      std::cerr << "Cannot remove operand that is the same as the User itself." << std::endl;
+    }
+    valueToRemove->removeUse(useToRemove);
+  }
+  operands.erase(operands.begin() + index);
+  unsigned newIndex = 0;
+  for(auto it = operands.begin(); it != operands.end(); ++it, ++newIndex) {
+    (*it)->setIndex(newIndex);  // 更新剩余操作数的索引
+  }
+}
+
+
 /**
  * phi相关函数
  */
 
-Value* PhiInst::getvalfromBlk(BasicBlock* blk) const {
-  // refreshB2VMap();
+Value* PhiInst::getValfromBlk(BasicBlock* blk) {
+  refreshMap();
   if( blk2val.find(blk) != blk2val.end()) {
     return blk2val.at(blk);
   }
   return nullptr;
 }
 
-BasicBlock* PhiInst::getBlkfromVal(Value* val) const {
+BasicBlock* PhiInst::getBlkfromVal(Value* val) {
   // 返回第一个值对应的基本块
   for(unsigned i = 0; i < vsize; i++) {
-    if(getValue(i) == val) {
-      return getBlock(i);
+    if(getIncomingValue(i) == val) {
+      return getIncomingBlock(i);
     }
   }
   return nullptr;
 }
 
-void PhiInst::delValue(Value* val){
+void PhiInst::removeIncomingValue(Value* val){
   //根据value删除对应的基本块和值
   unsigned i = 0;
   BasicBlock* blk = getBlkfromVal(val);
@@ -595,62 +316,77 @@ void PhiInst::delValue(Value* val){
     return; // 如果val没有对应的基本块，直接返回
   }
   for(i = 0; i < vsize; i++) {
-    if(getValue(i) == val) {
+    if(getIncomingValue(i) == val) {
       break;
     }
   }
-  removeOperand(2 * i + 1); // 删除blk
-  removeOperand(2 * i); // 删除val
-  vsize--;
-  blk2val.erase(blk); // 删除blk2val映射
+  removeIncoming(i);
 }
 
-void PhiInst::delBlk(BasicBlock* blk){
+void PhiInst::removeIncomingBlock(BasicBlock* blk){
   //根据Blk删除对应的基本块和值
   unsigned i = 0;
-  Value* val = getvalfromBlk(blk);
+  Value* val = getValfromBlk(blk);
   if(val == nullptr) {
     return; // 如果blk没有对应的值，直接返回
   }
   for(i = 0; i < vsize; i++) {
-    if(getBlock(i) == blk) {
+    if(getIncomingBlock(i) == blk) {
       break;
     }
   }
-  removeOperand(2 * i + 1); // 删除blk
-  removeOperand(2 * i); // 删除val
-  vsize--;
-  blk2val.erase(blk); // 删除blk2val映射
+  removeIncoming(i);
 }
 
-void PhiInst::replaceBlk(BasicBlock* newBlk, unsigned k){
-  // refreshB2VMap();
-  BasicBlock* oldBlk = getBlock(k);
-  Value* val = blk2val.at(oldBlk);
-  if(newBlk == oldBlk || oldBlk == nullptr) {
-    return; // 如果新旧基本块相同，直接返回
-  }
-  // Value* val = blk2val.at(getBlock(k));
-  // 替换基本块
-  setOperand(2 * k + 1, newBlk);
-  // 替换blk2val映射
-  blk2val.erase(oldBlk);
-  blk2val.emplace(newBlk, val);
+void PhiInst::setIncomingValue(unsigned k, Value* val) {
+  assert(k < vsize && "PhiInst: index out of range");
+  assert(val != nullptr && "PhiInst: value cannot be null");
+  refreshMap();
+  blk2val.erase(getIncomingBlock(k));
+  setOperand(2 * k, val);
+  blk2val[getIncomingBlock(k)] = val;
 }
 
-void PhiInst::replaceold2new(BasicBlock* oldBlk, BasicBlock* newBlk){
-  // refreshB2VMap();
-  Value* val = blk2val.at(oldBlk);
-  // 替换基本块
-  delBlk(oldBlk);
+void PhiInst::setIncomingBlock(unsigned k, BasicBlock* blk) {
+  assert(k < vsize && "PhiInst: index out of range");
+  assert(blk != nullptr && "PhiInst: block cannot be null");
+  refreshMap();
+  auto oldVal = getIncomingValue(k);
+  blk2val.erase(getIncomingBlock(k));
+  setOperand(2 * k + 1, blk);
+  blk2val[blk] = oldVal;
+}
+
+void PhiInst::replaceIncomingValue(Value* newVal, Value* oldVal) {
+  refreshMap();
+  assert(blk2val.find(getBlkfromVal(oldVal)) != blk2val.end() && "PhiInst: oldVal not found in blk2val");
+  auto blk = getBlkfromVal(oldVal);
+  removeIncomingValue(oldVal);
+  addIncoming(newVal, blk);
+}
+
+void PhiInst::replaceIncomingBlock(BasicBlock* newBlk, BasicBlock* oldBlk) {
+  refreshMap();
+  assert(blk2val.find(oldBlk) != blk2val.end() && "PhiInst: oldBlk not found in blk2val");
+  auto val = blk2val[oldBlk];
+  removeIncomingBlock(oldBlk);
   addIncoming(val, newBlk);
 }
 
-void PhiInst::refreshB2VMap(){
-  blk2val.clear();
-  for(unsigned i = 0; i < vsize; i++) {
-    blk2val.emplace(getBlock(i), getValue(i));
-  }
+void PhiInst::replaceIncomingValue(Value *oldValue, Value *newValue, BasicBlock *newBlock) {
+  refreshMap();
+  assert(blk2val.find(getBlkfromVal(oldValue)) != blk2val.end() && "PhiInst: oldValue not found in blk2val");
+  auto oldBlock = getBlkfromVal(oldValue);
+  removeIncomingValue(oldValue);
+  addIncoming(newValue, newBlock);
+}
+
+void PhiInst::replaceIncomingBlock(BasicBlock *oldBlock, BasicBlock *newBlock, Value *newValue) {
+  refreshMap();
+  assert(blk2val.find(oldBlock) != blk2val.end() && "PhiInst: oldBlock not found in blk2val");
+  auto oldValue = blk2val[oldBlock];
+  removeIncomingBlock(oldBlock);
+  addIncoming(newValue, newBlock);
 }
 
 CallInst::CallInst(Function *callee, const std::vector<Value *> &args, BasicBlock *parent, const std::string &name)

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/LargeArrayToGlobal.cpp

@@ -0,0 +1,143 @@
+#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);
+                        
+                        // 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) {
+                            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/Reg2Mem.cpp

@@ -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)

src/midend/Pass/Optimize/SCCP.cpp

@@ -845,7 +845,7 @@ void SCCPContext::RemovePhiIncoming(BasicBlock *phiParentBB, BasicBlock *removed
 
   for (Instruction *inst : insts_to_check) {
     if (auto phi = dynamic_cast<PhiInst *>(inst)) {
-      phi->delBlk(removedPred);
+      phi->removeIncomingBlock(removedPred);
     }
   }
 }

src/midend/Pass/Optimize/SysYIRCFGOpt.cpp

@@ -189,7 +189,7 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelNoPreBLock(Function *func) {
             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())->delBlk(unreachableBlock);
+          dynamic_cast<PhiInst *>(phiInstPtr.get())->removeIncomingBlock(unreachableBlock);
         }
       }
     }
@@ -311,7 +311,7 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
           // 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->getIncomingValue(incomingBlock), incomingBlock);
+            return getUltimateSourceValue(phi->getValfromBlk(incomingBlock), incomingBlock);
           }
         }
       }
@@ -354,7 +354,7 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
 
             if (actualEmptyPredecessorOfS) {
               // 获取 Phi 节点原本从 actualEmptyPredecessorOfS 接收的值
-              Value *valueFromEmptyPredecessor = phiInst->getIncomingValue(actualEmptyPredecessorOfS);
+              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
@@ -364,12 +364,13 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
 
               // 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->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->removeIncoming(actualEmptyPredecessorOfS);
+                phiInst->getValfromBlk(actualEmptyPredecessorOfS);
               }
             }
           } else {
@@ -421,7 +422,7 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
 
             if (actualEmptyPredecessorOfS) {
               // 获取 Phi 节点原本从 actualEmptyPredecessorOfS 接收的值
-              Value *valueFromEmptyPredecessor = phiInst->getIncomingValue(actualEmptyPredecessorOfS);
+              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
@@ -431,12 +432,13 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
 
               // 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->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->removeIncoming(actualEmptyPredecessorOfS);
+                phiInst->removeIncomingBlock(actualEmptyPredecessorOfS);
               }
             }
           } else {
@@ -481,7 +483,7 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
 
             if (actualEmptyPredecessorOfS) {
               // 获取 Phi 节点原本从 actualEmptyPredecessorOfS 接收的值
-              Value *valueFromEmptyPredecessor = phiInst->getIncomingValue(actualEmptyPredecessorOfS);
+              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
@@ -491,12 +493,13 @@ bool SysYCFGOptUtils::SysYDelEmptyBlock(Function *func, IRBuilder *pBuilder) {
 
               // 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->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->removeIncoming(actualEmptyPredecessorOfS);
+                phiInst->removeIncomingBlock(actualEmptyPredecessorOfS);
               }
             }
           } else {
@@ -647,7 +650,7 @@ 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())->removeIncoming(basicblock.get());
+            dynamic_cast<PhiInst *>(phiinst.get())->removeIncomingBlock(basicblock.get());
           }
 
         } else { // cond为false或0
@@ -665,7 +668,7 @@ 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())->removeIncoming(basicblock.get());
+            dynamic_cast<PhiInst *>(phiinst.get())->removeIncomingBlock(basicblock.get());
           }
         }
       }

src/midend/Pass/Pass.cpp

@@ -6,6 +6,8 @@
 #include "Mem2Reg.h"
 #include "Reg2Mem.h"
 #include "SCCP.h"
+#include "BuildCFG.h"
+#include "LargeArrayToGlobal.h"
 #include "Pass.h"
 #include <iostream>
 #include <queue>
@@ -35,10 +37,13 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
         3. 添加优化passid
     */
     // 注册分析遍
-    registerAnalysisPass<sysy::DominatorTreeAnalysisPass>();
-    registerAnalysisPass<sysy::LivenessAnalysisPass>();
+    registerAnalysisPass<DominatorTreeAnalysisPass>();
+    registerAnalysisPass<LivenessAnalysisPass>();
 
     // 注册优化遍
+    registerOptimizationPass<BuildCFG>();
+    registerOptimizationPass<LargeArrayToGlobalPass>();
+    
     registerOptimizationPass<SysYDelInstAfterBrPass>();
     registerOptimizationPass<SysYDelNoPreBLockPass>();
     registerOptimizationPass<SysYBlockMergePass>();
@@ -58,14 +63,28 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
       if (DEBUG) std::cout << "Applying -O1 optimizations.\n";
       if (DEBUG) std::cout << "--- Running custom optimization sequence ---\n";
 
-      // this->clearPasses(); 
-      // this->addPass(&SysYDelInstAfterBrPass::ID);
-      // this->addPass(&SysYDelNoPreBLockPass::ID);
-      // this->addPass(&SysYBlockMergePass::ID);
-      // this->addPass(&SysYDelEmptyBlockPass::ID);
-      // this->addPass(&SysYCondBr2BrPass::ID);
-      // this->addPass(&SysYAddReturnPass::ID);
-      // this->run(); 
+      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);
+      this->addPass(&SysYBlockMergePass::ID);
+      this->addPass(&SysYDelEmptyBlockPass::ID);
+      this->addPass(&SysYCondBr2BrPass::ID);
+      this->addPass(&SysYAddReturnPass::ID);
+      this->run(); 
+
+      this->clearPasses();
+      this->addPass(&BuildCFG::ID);
+      this->run();
 
       if(DEBUG) {
         std::cout << "=== IR After CFGOpt Optimizations ===\n";
@@ -107,7 +126,9 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
         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";
     }
 
@@ -122,6 +143,7 @@ void PassManager::runOptimizationPipeline(Module* moduleIR, IRBuilder* builderIR
       SysYPrinter printer(moduleIR);
       printer.printIR();
     }
+    
 }
 
 void PassManager::clearPasses() {

src/midend/SysYIRGenerator.cpp

@@ -15,6 +15,139 @@
 using namespace std;
 namespace sysy {
 
+std::pair<long long, int> calculate_signed_magic(int d) {
+    if (d == 0) throw std::runtime_error("Division by zero");
+    if (d == 1 || d == -1) return {0, 0}; // Not used by strength reduction
+
+    int k = 0;
+    unsigned int ad = (d > 0) ? d : -d;
+    unsigned int temp = ad;
+    while (temp > 0) {
+        temp >>= 1;
+        k++;
+    }
+    if ((ad & (ad - 1)) == 0) { // if power of 2
+        k--;
+    }
+
+    unsigned __int128 m_val = 1;
+    m_val <<= (32 + k - 1);
+    unsigned __int128 m_prime = m_val / ad;
+    long long m = m_prime + 1;
+
+    return {m, k};
+}
+
+// 清除因函数调用而失效的表达式缓存（保守策略）
+void SysYIRGenerator::invalidateExpressionsOnCall() {
+  availableBinaryExpressions.clear();
+  availableUnaryExpressions.clear();
+  availableLoads.clear();
+  availableGEPs.clear();
+}
+
+// 在进入新的基本块时清空所有表达式缓存
+void SysYIRGenerator::enterNewBasicBlock() {
+  availableBinaryExpressions.clear();
+  availableUnaryExpressions.clear();
+  availableLoads.clear();
+  availableGEPs.clear();
+}
+
+// 清除因变量赋值而失效的表达式缓存
+// @param storedAddress: store 指令的目标地址 (例如 AllocaInst* 或 GEPInst*)
+void SysYIRGenerator::invalidateExpressionsOnStore(Value *storedAddress) {
+  // 遍历二元表达式缓存，移除受影响的条目
+  // 创建一个临时列表来存储要移除的键，避免在迭代时修改容器
+  std::vector<ExpKey> binaryKeysToRemove;
+  for (const auto &pair : availableBinaryExpressions) {
+    // 检查左操作数
+    // 如果左操作数是 LoadInst，并且它从 storedAddress 加载
+    if (auto loadInst = dynamic_cast<LoadInst *>(pair.first.left)) {
+      if (loadInst->getPointer() == storedAddress) {
+        binaryKeysToRemove.push_back(pair.first);
+        continue; // 这个表达式已标记为移除，跳到下一个
+      }
+    }
+    // 如果左操作数本身就是被存储的地址 (例如，将一个地址值直接作为操作数，虽然不常见)
+    if (pair.first.left == storedAddress) {
+      binaryKeysToRemove.push_back(pair.first);
+      continue;
+    }
+
+    // 检查右操作数，逻辑同左操作数
+    if (auto loadInst = dynamic_cast<LoadInst *>(pair.first.right)) {
+      if (loadInst->getPointer() == storedAddress) {
+        binaryKeysToRemove.push_back(pair.first);
+        continue;
+      }
+    }
+    if (pair.first.right == storedAddress) {
+      binaryKeysToRemove.push_back(pair.first);
+      continue;
+    }
+  }
+  // 实际移除条目
+  for (const auto &key : binaryKeysToRemove) {
+    availableBinaryExpressions.erase(key);
+  }
+
+  // 遍历一元表达式缓存，移除受影响的条目
+  std::vector<UnExpKey> unaryKeysToRemove;
+  for (const auto &pair : availableUnaryExpressions) {
+    // 检查操作数
+    if (auto loadInst = dynamic_cast<LoadInst *>(pair.first.operand)) {
+      if (loadInst->getPointer() == storedAddress) {
+        unaryKeysToRemove.push_back(pair.first);
+        continue;
+      }
+    }
+    if (pair.first.operand == storedAddress) {
+      unaryKeysToRemove.push_back(pair.first);
+      continue;
+    }
+  }
+  // 实际移除条目
+  for (const auto &key : unaryKeysToRemove) {
+    availableUnaryExpressions.erase(key);
+  }
+  availableLoads.erase(storedAddress);
+
+  std::vector<GEPKey> gepKeysToRemove;
+  for (const auto &pair : availableGEPs) {
+    // 检查 GEP 的基指针是否受存储影响
+    if (auto loadInst = dynamic_cast<LoadInst *>(pair.first.basePointer)) {
+        if (loadInst->getPointer() == storedAddress) {
+            gepKeysToRemove.push_back(pair.first);
+            continue; // 标记此GEP为移除，跳过后续检查
+        }
+    }
+    // 如果基指针本身就是存储的目标地址 (不常见，但可能)
+    if (pair.first.basePointer == storedAddress) {
+        gepKeysToRemove.push_back(pair.first);
+        continue;
+    }
+
+    // 检查 GEP 的每个索引是否受存储影响
+    for (const auto &indexVal : pair.first.indices) {
+        if (auto loadInst = dynamic_cast<LoadInst *>(indexVal)) {
+            if (loadInst->getPointer() == storedAddress) {
+                gepKeysToRemove.push_back(pair.first);
+                break; // 标记此GEP为移除，并跳出内部循环
+            }
+        }
+        // 如果索引本身就是存储的目标地址
+        if (indexVal == storedAddress) {
+            gepKeysToRemove.push_back(pair.first);
+            break;
+        }
+    }
+  }
+  // 实际移除条目
+  for (const auto &key : gepKeysToRemove) {
+    availableGEPs.erase(key);
+  }
+}
 
 // std::vector<Value*> BinaryValueStack;  ///< 用于存储value的栈
 // std::vector<int> BinaryOpStack;  ///< 用于存储二元表达式的操作符栈 
@@ -244,27 +377,56 @@ void SysYIRGenerator::compute() {
           }
         } else {
           // 否则，创建相应的IR指令
-          if (commonType == Type::getIntType()) {
-            switch (op) {
-            case BinaryOp::ADD: resultValue = builder.createAddInst(lhs, rhs); break;
-            case BinaryOp::SUB: resultValue = builder.createSubInst(lhs, rhs); break;
-            case BinaryOp::MUL: resultValue = builder.createMulInst(lhs, rhs); break;
-            case BinaryOp::DIV: resultValue = builder.createDivInst(lhs, rhs); break;
-            case BinaryOp::MOD: resultValue = builder.createRemInst(lhs, rhs); break;
-            }
-          } else if (commonType == Type::getFloatType()) {
-            switch (op) {
-            case BinaryOp::ADD: resultValue = builder.createFAddInst(lhs, rhs); break;
-            case BinaryOp::SUB: resultValue = builder.createFSubInst(lhs, rhs); break;
-            case BinaryOp::MUL: resultValue = builder.createFMulInst(lhs, rhs); break;
-            case BinaryOp::DIV: resultValue = builder.createFDivInst(lhs, rhs); break;
-            case BinaryOp::MOD:
-              std::cerr << "Error: Modulo operator not supported for float types." << std::endl;
+          ExpKey currentExpKey(static_cast<BinaryOp>(op), lhs, rhs);
+          auto it = availableBinaryExpressions.find(currentExpKey);
+
+          if (it != availableBinaryExpressions.end()) {
+            // 在缓存中找到，重用结果
+            resultValue = it->second;
+          } else {
+            if (commonType == Type::getIntType()) {
+              switch (op) {
+              case BinaryOp::ADD: resultValue = builder.createAddInst(lhs, rhs); break;
+              case BinaryOp::SUB: resultValue = builder.createSubInst(lhs, rhs); break;
+              case BinaryOp::MUL: resultValue = builder.createMulInst(lhs, rhs); break;
+              case BinaryOp::DIV: {
+                ConstantInteger *rhsConst = dynamic_cast<ConstantInteger *>(rhs);
+                if (rhsConst) {
+                  int divisor = rhsConst->getInt();
+                  if (divisor > 0 && (divisor & (divisor - 1)) == 0) {
+                    int shift = 0;
+                    int temp = divisor;
+                    while (temp > 1) {
+                      temp >>= 1;
+                      shift++;
+                    }
+                    resultValue = builder.createSRAInst(lhs, ConstantInteger::get(shift));
+                  } else {
+                    resultValue = builder.createDivInst(lhs, rhs);
+                  }
+                } else {
+                  resultValue = builder.createDivInst(lhs, rhs);
+                }
+                break;
+              }
+              case BinaryOp::MOD: resultValue = builder.createRemInst(lhs, rhs); break;
+              }
+            } else if (commonType == Type::getFloatType()) {
+              switch (op) {
+              case BinaryOp::ADD: resultValue = builder.createFAddInst(lhs, rhs); break;
+              case BinaryOp::SUB: resultValue = builder.createFSubInst(lhs, rhs); break;
+              case BinaryOp::MUL: resultValue = builder.createFMulInst(lhs, rhs); break;
+              case BinaryOp::DIV: resultValue = builder.createFDivInst(lhs, rhs); break;
+              case BinaryOp::MOD:
+                std::cerr << "Error: Modulo operator not supported for float types." << std::endl;
+                return;
+              }
+            } else {
+              std::cerr << "Error: Unsupported type for binary instruction." << std::endl;
               return;
             }
-          } else {
-            std::cerr << "Error: Unsupported type for binary instruction." << std::endl;
-            return;
+            // 将新创建的指令结果添加到缓存
+            availableBinaryExpressions[currentExpKey] = resultValue;
           }
         }
         break;
@@ -316,36 +478,45 @@ void SysYIRGenerator::compute() {
             return;
           }
         } else {
-          // 否则，创建相应的IR指令
-          switch (op) {
-          case BinaryOp::PLUS:
-            resultValue = operand; // 一元加指令通常直接返回操作数
-            break;
-          case BinaryOp::NEG: {
-            if (commonType == sysy::Type::getIntType()) {
-              resultValue = builder.createNegInst(operand);
-            } else if (commonType == sysy::Type::getFloatType()) {
-              resultValue = builder.createFNegInst(operand);
-            } else {
-              std::cerr << "Error: Negation not supported for operand type." << std::endl;
-              return;
+          // 否则，创建相应的IR指令 (在这里应用CSE)
+          UnExpKey currentUnExpKey(static_cast<BinaryOp>(op), operand);
+          auto it = availableUnaryExpressions.find(currentUnExpKey);
+          if (it != availableUnaryExpressions.end()) {
+            // 在缓存中找到，重用结果
+            resultValue = it->second;
+          } else {
+            switch (op) {
+              case BinaryOp::PLUS:
+                resultValue = operand; // 一元加指令通常直接返回操作数
+                break;
+              case BinaryOp::NEG: {
+                if (commonType == sysy::Type::getIntType()) {
+                  resultValue = builder.createNegInst(operand);
+                } else if (commonType == sysy::Type::getFloatType()) {
+                  resultValue = builder.createFNegInst(operand);
+                } else {
+                  std::cerr << "Error: Negation not supported for operand type." << std::endl;
+                  return;
+                }
+                break;
+              }
+              case BinaryOp::NOT:
+                // 逻辑非
+                if (commonType == sysy::Type::getIntType()) {
+                  resultValue = builder.createNotInst(operand);
+                } else if (commonType == sysy::Type::getFloatType()) {
+                  resultValue = builder.createFNotInst(operand);
+                } else {
+                  std::cerr << "Error: Logical NOT not supported for operand type." << std::endl;
+                  return;
+                }
+                break;
+              default:
+                std::cerr << "Error: Unknown unary operator for instructions: " << op << std::endl;
+                return;
             }
-            break;
-          }
-          case BinaryOp::NOT:
-            // 逻辑非
-            if (commonType == sysy::Type::getIntType()) {
-              resultValue = builder.createNotInst(operand);
-            } else if (commonType == sysy::Type::getFloatType()) {
-              resultValue = builder.createFNotInst(operand);
-            } else {
-              std::cerr << "Error: Logical NOT not supported for operand type." << std::endl;
-              return;
-            }
-            break;
-          default:
-            std::cerr << "Error: Unknown unary operator for instructions: " << op << std::endl;
-            return;
+            // 将新创建的指令结果添加到缓存
+            availableUnaryExpressions[currentUnExpKey] = resultValue;
           }
         }
         break;
@@ -487,7 +658,19 @@ Value* SysYIRGenerator::getGEPAddressInst(Value* basePointer, const std::vector<
     // `indices` 向量现在由调用方（如 visitLValue, visitVarDecl, visitAssignStmt）负责完整准备，
     // 包括是否需要添加初始的 `0` 索引。
     // 所以这里直接将其传递给 `builder.createGetElementPtrInst`。
-    return builder.createGetElementPtrInst(basePointer, indices);
+    GEPKey key = {basePointer, indices};
+
+    // 尝试从缓存中查找
+    auto it = availableGEPs.find(key);
+    if (it != availableGEPs.end()) {
+        return it->second; // 缓存命中，返回已有的 GEPInst*
+    }
+
+    // 缓存未命中，创建新的 GEPInst
+    Value* gepInst = builder.createGetElementPtrInst(basePointer, indices); // 假设 builder 提供了 createGEPInst 方法
+    availableGEPs[key] = gepInst; // 将新的 GEPInst* 加入缓存
+
+    return gepInst;
 }
 
 /*
@@ -586,7 +769,13 @@ std::any SysYIRGenerator::visitConstDecl(SysYParser::ConstDeclContext *ctx) {
 
     // 显式地为局部常量在栈上分配空间
     // alloca 的类型将是指针指向常量类型，例如 `int*` 或 `int[2][3]*`
+    // 将alloca全部集中到entry中
+    auto entry = builder.getBasicBlock()->getParent()->getEntryBlock();
+    auto it = builder.getPosition();
+    auto nowblk = builder.getBasicBlock();
+    builder.setPosition(entry, entry->terminator());
     AllocaInst *alloca = builder.createAllocaInst(Type::getPointerType(variableType), name);
+    builder.setPosition(nowblk, it);
 
     ArrayValueTree *root = std::any_cast<ArrayValueTree *>(constDef->constInitVal()->accept(this));
     ValueCounter values;
@@ -743,8 +932,12 @@ std::any SysYIRGenerator::visitVarDecl(SysYParser::VarDeclContext *ctx) {
 
     // 对于数组，alloca 的类型将是指针指向数组类型，例如 `int[2][3]*`
     // 对于标量，alloca 的类型将是指针指向标量类型，例如 `int*`
-    AllocaInst* alloca =
-        builder.createAllocaInst(Type::getPointerType(variableType), name);
+    auto entry = builder.getBasicBlock()->getParent()->getEntryBlock();
+    auto it = builder.getPosition();
+    auto nowblk = builder.getBasicBlock();
+    builder.setPosition(entry, entry->terminator());
+    AllocaInst *alloca = builder.createAllocaInst(Type::getPointerType(variableType), name);
+    builder.setPosition(nowblk, it);
 
     if (varDef->initVal() != nullptr) {
       ValueCounter values;
@@ -946,6 +1139,8 @@ std::any SysYIRGenerator::visitFuncType(SysYParser::FuncTypeContext *ctx) {
 std::any SysYIRGenerator::visitFuncDef(SysYParser::FuncDefContext *ctx){
   // 更新作用域
   module->enterNewScope();
+  // 清除CSE缓存
+  enterNewBasicBlock();
 
   auto name = ctx->Ident()->getText();
   std::vector<Type *> paramActualTypes;
@@ -1101,7 +1296,16 @@ std::any SysYIRGenerator::visitAssignStmt(SysYParser::AssignStmtContext *ctx) {
     if (AllocaInst *alloc = dynamic_cast<AllocaInst *>(variable)) {
       Type* allocatedType = alloc->getType()->as<PointerType>()->getBaseType(); 
       if (allocatedType->isPointer()) {
-        gepBasePointer = builder.createLoadInst(alloc); 
+        // 尝试从缓存中获取 builder.createLoadInst(alloc) 的结果
+        auto it = availableLoads.find(alloc);
+        if (it != availableLoads.end()) {
+            gepBasePointer = it->second; // 缓存命中，重用
+        } else {
+            gepBasePointer = builder.createLoadInst(alloc); // 缓存未命中，创建新的 LoadInst
+            availableLoads[alloc] = gepBasePointer; // 将结果加入缓存
+        }
+        // --- CSE 结束 ---
+        // gepBasePointer = builder.createLoadInst(alloc);
         gepIndices = indices; 
       } else {
         gepBasePointer = alloc;
@@ -1163,9 +1367,9 @@ std::any SysYIRGenerator::visitAssignStmt(SysYParser::AssignStmtContext *ctx) {
       }
     }
   }
-
+  
   builder.createStoreInst(RValue, LValue);
-
+  invalidateExpressionsOnStore(LValue);
   return std::any();
 }
 
@@ -1202,7 +1406,9 @@ std::any SysYIRGenerator::visitIfStmt(SysYParser::IfStmtContext *ctx) {
     labelstring.str("");
     function->addBasicBlock(thenBlock);
     builder.setPosition(thenBlock, thenBlock->end());
-
+    // CSE清除缓存
+    enterNewBasicBlock();
+    
     auto block = dynamic_cast<SysYParser::BlockStmtContext *>(ctx->stmt(0));
     // 如果是块语句，直接访问
     // 否则访问语句
@@ -1221,7 +1427,9 @@ std::any SysYIRGenerator::visitIfStmt(SysYParser::IfStmtContext *ctx) {
     labelstring.str("");
     function->addBasicBlock(elseBlock);
     builder.setPosition(elseBlock, elseBlock->end());
-
+    // CSE清除缓存
+    enterNewBasicBlock();
+    
     block = dynamic_cast<SysYParser::BlockStmtContext *>(ctx->stmt(1));
     if (block != nullptr) {
       visitBlockStmt(block);
@@ -1238,7 +1446,9 @@ std::any SysYIRGenerator::visitIfStmt(SysYParser::IfStmtContext *ctx) {
     labelstring.str("");
     function->addBasicBlock(exitBlock);
     builder.setPosition(exitBlock, exitBlock->end());
-
+    // CSE清除缓存
+    enterNewBasicBlock();
+    
   } else {
     builder.pushTrueBlock(thenBlock);
     builder.pushFalseBlock(exitBlock);
@@ -1251,7 +1461,9 @@ std::any SysYIRGenerator::visitIfStmt(SysYParser::IfStmtContext *ctx) {
     labelstring.str("");
     function->addBasicBlock(thenBlock);
     builder.setPosition(thenBlock, thenBlock->end());
-
+    // CSE清除缓存
+    enterNewBasicBlock();
+    
     auto block = dynamic_cast<SysYParser::BlockStmtContext *>(ctx->stmt(0));
     if (block != nullptr) {
       visitBlockStmt(block);
@@ -1268,6 +1480,9 @@ std::any SysYIRGenerator::visitIfStmt(SysYParser::IfStmtContext *ctx) {
     labelstring.str("");
     function->addBasicBlock(exitBlock);
     builder.setPosition(exitBlock, exitBlock->end());
+    // CSE清除缓存
+    enterNewBasicBlock();
+    
   }
   return std::any();
 }
@@ -1285,7 +1500,9 @@ std::any SysYIRGenerator::visitWhileStmt(SysYParser::WhileStmtContext *ctx) {
   builder.createUncondBrInst(headBlock);
   BasicBlock::conectBlocks(curBlock, headBlock);
   builder.setPosition(headBlock, headBlock->end());
-
+  // CSE清除缓存
+  enterNewBasicBlock();
+    
   BasicBlock* bodyBlock = new BasicBlock(function);
   BasicBlock* exitBlock = new BasicBlock(function);
 
@@ -1301,6 +1518,8 @@ std::any SysYIRGenerator::visitWhileStmt(SysYParser::WhileStmtContext *ctx) {
   labelstring.str("");
   function->addBasicBlock(bodyBlock);
   builder.setPosition(bodyBlock, bodyBlock->end());
+  // CSE清除缓存
+  enterNewBasicBlock();
 
   builder.pushBreakBlock(exitBlock);
   builder.pushContinueBlock(headBlock);
@@ -1325,7 +1544,9 @@ std::any SysYIRGenerator::visitWhileStmt(SysYParser::WhileStmtContext *ctx) {
   labelstring.str("");
   function->addBasicBlock(exitBlock);
   builder.setPosition(exitBlock, exitBlock->end());
-  
+    // CSE清除缓存
+  enterNewBasicBlock();
+
   return std::any();
 }
 
@@ -1440,62 +1661,34 @@ std::any SysYIRGenerator::visitLValue(SysYParser::LValueContext *ctx) {
 
   // 3. 处理可变变量 (AllocaInst/GlobalValue) 或带非常量索引的常量变量
   // 这里区分标量访问和数组元素/子数组访问
-
+  Value *targetAddress = nullptr;
   // 检查是否是访问标量变量本身（没有索引，且声明维度为0）
   if (dims.empty() && declaredNumDims == 0) {
-    // 对于标量变量，直接加载其值。
-    // variable 本身就是指向标量的指针 (e.g., int* %a)
     if (dynamic_cast<AllocaInst*>(variable) || dynamic_cast<GlobalValue*>(variable)) {
-        value = builder.createLoadInst(variable);
+        targetAddress = variable;
     } else {
-        // 如果走到这里且不是AllocaInst/GlobalValue，但dims为空且declaredNumDims为0，
-        // 且又不是ConstantVariable (前面已处理)，则可能是错误情况。
         assert(false && "Unhandled scalar variable type in LValue access.");
         return static_cast<Value*>(nullptr);
     }
   } else {
-    // 访问数组元素或子数组（有索引，或变量本身是数组/多维指针）
     Value* gepBasePointer = nullptr;
-    std::vector<Value*> gepIndices; // 准备传递给 getGEPAddressInst 的索引列表
-    // GEP 的基指针就是变量本身（它是一个指向内存的指针）
+    std::vector<Value*> gepIndices;
     if (AllocaInst *alloc = dynamic_cast<AllocaInst *>(variable)) {
-      // 情况 A: 局部变量 (AllocaInst)
-      // 获取 AllocaInst 分配的内存的实际类型。
-      // 例如：对于 `int b[10][20];`，`allocatedType` 是 `[10 x [20 x i32]]`。
-      // 对于 `int b[][20]` 的函数参数，其 AllocaInst 存储的是一个指针，
-      // 此时 `allocatedType` 是 `[20 x i32]*`。
       Type* allocatedType = alloc->getType()->as<PointerType>()->getBaseType(); 
-
       if (allocatedType->isPointer()) {
-        // 如果 AllocaInst 分配的是一个指针类型 (例如，用于存储函数参数的指针，如 int b[][20] 中的 b)
-        // 即 `allocatedType` 是一个指向数组指针的指针 (e.g., [20 x i32]**)
-        // 那么 GEP 的基指针是加载这个指针变量的值。
-        gepBasePointer = builder.createLoadInst(alloc); // 加载出实际的指针值 (e.g., [20 x i32]*)
-        // 对于这种参数指针，用户提供的索引直接作用于它。不需要额外的 0。
+        gepBasePointer = builder.createLoadInst(alloc);
         gepIndices = dims; 
       } else {
-        // 如果 AllocaInst 分配的是实际的数组数据 (例如，int b[10][20] 中的 b)
-        // 那么 AllocaInst 本身就是 GEP 的基指针。
-        // 这里的 `alloc` 是指向数组的指针 (e.g., [10 x [20 x i32]]*)
-        gepBasePointer = alloc; // 类型是 [10 x [20 x i32]]*
-        // 对于这种完整的数组分配，GEP 的第一个索引必须是 0，用于“步过”整个数组。
+        gepBasePointer = alloc;
         gepIndices.push_back(ConstantInteger::get(0));
         gepIndices.insert(gepIndices.end(), dims.begin(), dims.end());
       }
     } else if (GlobalValue *glob = dynamic_cast<GlobalValue *>(variable)) {
-      // 情况 B: 全局变量 (GlobalValue)
-      // GlobalValue 总是指向全局数据的指针。
-      gepBasePointer = glob; // 类型是 [61 x [67 x i32]]*
-      // 对于全局数组，GEP 的第一个索引必须是 0，用于“步过”整个数组。
+      gepBasePointer = glob;
       gepIndices.push_back(ConstantInteger::get(0));
       gepIndices.insert(gepIndices.end(), dims.begin(), dims.end());
     } else if (ConstantVariable *constV = dynamic_cast<ConstantVariable *>(variable)) {
-      // 情况 C: 常量变量 (ConstantVariable)，如果它代表全局数组常量
-      // 假设 ConstantVariable 可以直接作为 GEP 的基指针。
       gepBasePointer = constV;
-      // 对于常量数组，也需要 0 索引来“步过”整个数组。
-      // 这里可以进一步检查 constV->getType()->as<PointerType>()->getBaseType()->isArray()
-      // 但为了简洁，假设所有 ConstantVariable 作为 GEP 基指针时都需要此 0。
       gepIndices.push_back(ConstantInteger::get(0));
       gepIndices.insert(gepIndices.end(), dims.begin(), dims.end());
     } else {
@@ -1503,18 +1696,25 @@ std::any SysYIRGenerator::visitLValue(SysYParser::LValueContext *ctx) {
       return static_cast<Value *>(nullptr);
     }
 
-    // 现在调用 getGEPAddressInst，传入正确准备的基指针和索引列表
-    Value *targetAddress = getGEPAddressInst(gepBasePointer, gepIndices);
+    targetAddress = getGEPAddressInst(gepBasePointer, gepIndices);
 
-    // 如果提供的索引数量少于声明的维度数量，则表示访问的是子数组，返回其地址
-    if (dims.size() < declaredNumDims) {
-        value = targetAddress;
+  }
+
+  // 如果提供的索引数量少于声明的维度数量，则表示访问的是子数组，返回其地址 (无需加载)
+  if (dims.size() < declaredNumDims) {
+      value = targetAddress;
+  } else {
+    // value = builder.createLoadInst(targetAddress);
+    auto it = availableLoads.find(targetAddress);
+    if (it != availableLoads.end()) {
+      value = it->second; // 缓存命中，重用已有的 LoadInst 结果
     } else {
-        // 否则，表示访问的是最终的标量元素，加载其值
-        // 假设 createLoadInst 接受 Value* pointer
-        value = builder.createLoadInst(targetAddress);
+      // 缓存未命中，创建新的 LoadInst
+      value = builder.createLoadInst(targetAddress);
+      availableLoads[targetAddress] = value; // 将新的 LoadInst 结果加入缓存
     }
   }
+
   return value;
 }
 
@@ -1634,6 +1834,7 @@ std::any SysYIRGenerator::visitUnaryExp(SysYParser::UnaryExpContext *ctx) {
     visitPrimaryExp(ctx->primaryExp());
   } else if (ctx->call() != nullptr) {
     BinaryExpStack.push_back(std::any_cast<Value *>(visitCall(ctx->call())));BinaryExpLenStack.back()++;
+    invalidateExpressionsOnCall();
   } else if (ctx->unaryOp() != nullptr) {
       // 遇到一元操作符，将其压入 BinaryExpStack
       auto opNode = dynamic_cast<antlr4::tree::TerminalNode*>(ctx->unaryOp()->children[0]);

src/midend/SysYIRPrinter.cpp

@@ -240,6 +240,8 @@ void SysYPrinter::printInst(Instruction *pInst) {
     case Kind::kMul:
     case Kind::kDiv:
     case Kind::kRem:
+    case Kind::kSRA:
+    case Kind::kMulh:
     case Kind::kFAdd:
     case Kind::kFSub:
     case Kind::kFMul:
@@ -272,6 +274,8 @@ 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::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 +299,12 @@ 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 << ", ";
@@ -508,9 +517,9 @@ 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;

testdata/functional/00_main.out

@@ -1 +0,0 @@
-3

testdata/functional/00_main.sy

@@ -1,3 +0,0 @@
-int main(){
-    return 3;
-}

testdata/functional/01_var_defn2.out

@@ -1 +0,0 @@
-10

testdata/functional/01_var_defn2.sy

@@ -1,8 +0,0 @@
-//test domain of global var define and local define
-int a = 3;
-int b = 5;
-
-int main(){
-    int a = 5;
-    return a + b;
-}

testdata/functional/02_var_defn3.out

@@ -1 +0,0 @@
-5

testdata/functional/02_var_defn3.sy

@@ -1,8 +0,0 @@
-//test local var define
-int main(){
-    int a, b0, _c;
-    a = 1;
-    b0 = 2;
-    _c = 3;
-    return b0 + _c;
-}

testdata/functional/03_arr_defn2.out

@@ -1 +0,0 @@
-0

testdata/functional/03_arr_defn2.sy

@@ -1,4 +0,0 @@
-int a[10][10];
-int main(){
-    return 0;
-}

testdata/functional/04_arr_defn3.out

@@ -1 +0,0 @@
-14

testdata/functional/04_arr_defn3.sy

@@ -1,9 +0,0 @@
-//test array define
-int main(){
-    int a[4][2] = {};
-    int b[4][2] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
-    int c[4][2] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}, {7, 8}};
-    int d[4][2] = {1, 2, {3}, {5}, 7 , 8};
-    int e[4][2] = {{d[2][1], c[2][1]}, {3, 4}, {5, 6}, {7, 8}};
-    return e[3][1] + e[0][0] + e[0][1] + a[2][0];
-}

testdata/functional/05_arr_defn4.out

@@ -1 +0,0 @@
-21

testdata/functional/05_arr_defn4.sy

@@ -1,9 +0,0 @@
-int main(){
-    const int a[4][2] = {{1, 2}, {3, 4}, {}, 7};
-
-    int b[4][2] = {};
-    int c[4][2] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
-    int d[3 + 1][2] = {1, 2, {3}, {5}, a[3][0], 8};
-    int e[4][2][1] = {{d[2][1], {c[2][1]}}, {3, 4}, {5, 6}, {7, 8}};
-    return e[3][1][0] + e[0][0][0] + e[0][1][0] + d[3][0];
-}

testdata/functional/06_const_var_defn2.out

@@ -1 +0,0 @@
-5

testdata/functional/06_const_var_defn2.sy

@@ -1,6 +0,0 @@
-//test const gloal var define
-const int a = 10, b = 5;
-
-int main(){
-    return b;
-}

testdata/functional/07_const_var_defn3.out

@@ -1 +0,0 @@
-5

testdata/functional/07_const_var_defn3.sy

@@ -1,5 +0,0 @@
-//test const local var define
-int main(){
-    const int a = 10, b = 5;
-    return b;
-}

testdata/functional/08_const_array_defn.out

@@ -1 +0,0 @@
-4

testdata/functional/08_const_array_defn.sy

@@ -1,5 +0,0 @@
-const int a[5]={0,1,2,3,4};
-
-int main(){
-    return a[4];
-}

testdata/functional/09_func_defn.out

@@ -1 +0,0 @@
-9

testdata/functional/09_func_defn.sy

@@ -1,11 +0,0 @@
-int a;
-int func(int p){
-	p = p - 1;
-	return p;
-}
-int main(){
-	int b;
-	a = 10;
-	b = func(a);
-	return b;
-}

testdata/functional/10_var_defn_func.out

@@ -1 +0,0 @@
-4

testdata/functional/10_var_defn_func.sy

@@ -1,8 +0,0 @@
-int defn(){
-    return 4;
-}
-
-int main(){
-    int a=defn();
-    return a;
-}

testdata/functional/11_add2.out

@@ -1 +0,0 @@
-9

testdata/functional/11_add2.sy

@@ -1,7 +0,0 @@
-//test add
-int main(){
-    int a, b;
-    a = 10;
-    b = -1;
-    return a + b;
-}

testdata/functional/12_addc.out

@@ -1 +0,0 @@
-15

testdata/functional/12_addc.sy

@@ -1,5 +0,0 @@
-//test addc
-const int a = 10;
-int main(){
-    return a + 5;
-}

testdata/functional/13_sub2.out

@@ -1 +0,0 @@
-248

testdata/functional/13_sub2.sy

@@ -1,7 +0,0 @@
-//test sub
-const int a = 10;
-int main(){
-    int b;
-    b = 2;
-    return b - a;
-}

testdata/functional/14_subc.out

@@ -1 +0,0 @@
-8

testdata/functional/14_subc.sy

@@ -1,6 +0,0 @@
-//test subc
-int main(){
-    int a;
-    a = 10;
-    return a - 2;
-}

testdata/functional/15_mul.out

@@ -1 +0,0 @@
-50

testdata/functional/15_mul.sy

@@ -1,7 +0,0 @@
-//test mul
-int main(){
-    int a, b;
-    a = 10;
-    b = 5;
-    return a * b;
-}

testdata/functional/16_mulc.out

@@ -1 +0,0 @@
-25

testdata/functional/16_mulc.sy

@@ -1,5 +0,0 @@
-//test mulc
-const int a = 5;
-int main(){
-    return a * 5;
-}

testdata/functional/17_div.out

@@ -1 +0,0 @@
-2

testdata/functional/17_div.sy

@@ -1,7 +0,0 @@
-//test div
-int main(){
-    int a, b;
-    a = 10;
-    b = 5;
-    return a / b;
-}