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# SysY 编译器课程实验（C++）
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本仓库为“并行编译课程实验”提供一个 SysY 编译器的最小可运行示例，实验按 Lab1–Lab6 逐步完成：
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从前端（词法/语法分析与语法树处理）到中端（IR 生成与优化），再到后端（ARM64/AArch64 汇编生成、寄存器分配与后端优化），最后进行循环/并行相关优化。
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## 1. 实验介绍
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| 实验 | 名称 | 任务/目标 |
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| Lab1 | 语法树构建 | 基于 SysY 源程序完成语法分析与语法树构建，并按约定输出语法树 |
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| Lab2 | 中间表示生成 | 将语法树翻译为 LLVM 风格的中间表示（IR），并输出 IR |
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| Lab3 | 指令选择与汇编生成 | 将 IR 翻译为目标平台汇编代码（本项目以 ARM64/AArch64 为主） |
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| Lab4 | 寄存器分配与后端优化 | 为后端生成的虚拟寄存器分配物理寄存器，并完成 spill/reload、冗余指令消除与局部后端优化 |
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| Lab5 | 基本标量优化 | 实现常见的标量优化（如常量传播、死代码删除、简化 CFG 等） |
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| Lab6 | 并行与循环优化 | 面向循环的优化（循环变换/并行化等），进一步提升程序性能 |
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## 2. 实验环境配置
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### 2.1 系统建议
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建议使用 Ubuntu 22.04 或 WSL（Ubuntu 22.04 环境）。
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### 2.2 安装基础依赖
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本项目使用 CMake + C++17 构建；前端基于 ANTLR，运行 ANTLR 的 `antlr-*.jar` 需要 Java。
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```bash
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sudo apt update
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sudo apt install -y build-essential cmake git openjdk-11-jre
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```
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### 2.3 安装 LLVM 工具链
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`scripts/verify_ir.sh` 在 `--run` 模式下会调用 LLVM 工具链（`llc` 与 `clang`）将生成的 IR 编译并运行。
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```bash
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sudo apt update
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sudo apt install -y llvm clang
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```
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### 2.4 安装 ARM64 交叉编译工具链与 QEMU
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后续实验会生成 ARM64/AArch64 汇编代码，并使用 ARM64 交叉编译工具链完成汇编、链接；再用 QEMU 用户态模拟器运行生成的 ARM 可执行文件。
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```bash
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# 安装 ARM64 交叉编译工具链
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sudo apt update
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sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu
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# 安装 QEMU 用户模式模拟器
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sudo apt install qemu-user
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```
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## 3. 编译与运行
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### 3.1 生成 Lexer/Parser
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本仓库已内置 ANTLR jar：`third_party/antlr-4.13.2-complete.jar`。
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当前 CMake 只会收集构建目录中的 Lexer/Parser 生成文件，不会自动调用 ANTLR；因此首次构建前，需要先生成 Lexer/Parser 及相关生成文件。
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生成文件不提交到仓库，统一输出到 `build/generated/antlr4/`。
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```bash
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mkdir -p build/generated/antlr4
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java -jar third_party/antlr-4.13.2-complete.jar \
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-Dlanguage=Cpp \
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-visitor -no-listener \
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-Xexact-output-dir \
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-o build/generated/antlr4 \
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src/antlr4/SysY.g4
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```
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### 3.2 CMake 构建
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```bash
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cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
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cmake --build build -j "$(nproc)"
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```
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构建成功后，可执行文件位于：`./build/bin/compiler`。
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### 3.3 运行自检
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运行帮助信息能正常输出，说明基本环境与可执行文件均正常：
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```bash
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./build/bin/compiler --help
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```
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跑完整编译流程自检：从 SysY 源码生成 AArch64 汇编，完成汇编、链接，并在 QEMU 下运行结果程序：
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```bash
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./scripts/verify_asm.sh test/test_case/simple_add.sy test/test_result/asm --run
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```
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如果最终看到 `退出码: 3`，说明当前最小子集示例 `return a + b` 的完整链路已经跑通。
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