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4.8 KiB
C++
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#pragma once
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#include "Pass.h" // 包含Pass的基类定义
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#include "IR.h" // 包含IR相关的定义，如Instruction, Function, BasicBlock, AllocaInst, LoadInst, StoreInst, PhiInst等
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#include "Dom.h" // 假设支配树分析的头文件，提供 DominatorTreeAnalysisResult
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#include <vector>
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#include <unordered_map>
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#include <unordered_set>
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#include <queue>
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#include <stack> // 用于变量重命名阶段的SSA值栈
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namespace sysy {
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// 前向声明分析结果类，确保在需要时可以引用
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class DominatorTree;
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// Mem2RegContext 类，封装 mem2reg 遍的核心逻辑和状态
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// 这样可以避免静态变量在多线程或多次运行时的冲突，并保持代码的模块化
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class Mem2RegContext {
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public:
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Mem2RegContext(IRBuilder *builder) : builder(builder) {}
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// 运行 mem2reg 优化的主要方法
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// func: 当前要优化的函数
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// tp: 分析管理器，用于获取支配树等分析结果
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void run(Function* func, AnalysisManager* tp);
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private:
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IRBuilder *builder; // IR 构建器，用于插入指令
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// 存储所有需要被提升的 AllocaInst
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std::vector<AllocaInst*> promotableAllocas;
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// 存储每个 AllocaInst 对应的 Phi 指令列表
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// 键是 AllocaInst，值是该 AllocaInst 在各个基本块中插入的 Phi 指令的列表
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// (实际上，一个 AllocaInst 在一个基本块中只会有一个 Phi)
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std::unordered_map<AllocaInst*, std::unordered_map<BasicBlock*, PhiInst*>> allocaToPhiMap;
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// 存储每个 AllocaInst 对应的当前活跃 SSA 值栈
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// 用于在变量重命名阶段追踪每个 AllocaInst 在不同控制流路径上的最新值
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std::unordered_map<AllocaInst*, std::stack<Value*>> allocaToValueStackMap;
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// 辅助映射，存储每个 AllocaInst 的所有 store 指令
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std::unordered_map<AllocaInst*, std::unordered_set<StoreInst*>> allocaToStoresMap;
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// 辅助映射，存储每个 AllocaInst 对应的定义基本块（包含 store 指令的块）
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std::unordered_map<AllocaInst*, std::unordered_set<BasicBlock*>> allocaToDefBlocksMap;
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// 支配树分析结果，用于 Phi 插入和变量重命名
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DominatorTree* dt;
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// 阶段1: 识别可提升的 AllocaInst
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// 判断一个 AllocaInst 是否可以被提升到寄存器
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// alloca: 要检查的 AllocaInst
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// 返回值: 如果可以提升，则为 true，否则为 false
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bool isPromotableAlloca(AllocaInst* alloca);
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// 收集所有对给定 AllocaInst 进行存储的 StoreInst
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// alloca: 目标 AllocaInst
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void collectStores(AllocaInst* alloca);
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// --------------------------------------------------------------------
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// 阶段2: 插入 Phi 指令 (Phi Insertion)
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// --------------------------------------------------------------------
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// 为给定的 AllocaInst 插入必要的 Phi 指令
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// alloca: 目标 AllocaInst
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// defBlocks: 包含对该 AllocaInst 进行 store 操作的基本块集合
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void insertPhis(AllocaInst* alloca, const std::unordered_set<BasicBlock*>& defBlocks);
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// --------------------------------------------------------------------
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// 阶段3: 变量重命名 (Variable Renaming)
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// --------------------------------------------------------------------
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// 对支配树进行深度优先遍历，重命名变量并替换 load/store 指令
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void renameVariables(BasicBlock* currentBB);
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// 阶段4: 清理
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// --------------------------------------------------------------------
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// 删除所有原始的 AllocaInst、LoadInst 和 StoreInst
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void cleanup();
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};
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// Mem2Reg 优化遍类，继承自 OptimizationPass
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// 粒度为 Function，表示它在每个函数上独立运行
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class Mem2Reg : public OptimizationPass {
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private:
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IRBuilder *builder;
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public:
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// 构造函数
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Mem2Reg(IRBuilder *builder) : OptimizationPass("Mem2Reg", Granularity::Function), builder(builder) {}
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// 静态成员，作为该遍的唯一ID
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static void *ID;
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// 运行在函数上的优化逻辑
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// F: 当前要优化的函数
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// AM: 分析管理器，用于获取支配树等分析结果，或使分析结果失效
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// 返回值: 如果IR被修改，则为true，否则为false
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bool runOnFunction(Function *F, AnalysisManager& AM) override;
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// 声明该遍的分析依赖和失效信息
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// analysisDependencies: 该遍运行前需要哪些分析结果
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// analysisInvalidations: 该遍运行后会使哪些分析结果失效
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void getAnalysisUsage(std::set<void *> &analysisDependencies, std::set<void *> &analysisInvalidations) const override;
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void *getPassID() const override { return &ID; }
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};
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} // namespace sysy
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