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