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