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PW6 实验报告

PB21111707 赵浩怡

PB21000178 梅陶然

问题回答

1-1

请给出while语句对应的LLVM IR的代码布局特点，重点解释其中涉及的几个 br指令的含义（包含各个参数的含义）

while语句对应的 LLVM IR代码由条件判断块、true分支、false分支组成。

• 先对变量赋值，然后通过无条件跳转 br label %1进入条件判断部分

• label 1：判断循环条件

  br i1 %4, label %5, label %10：条件跳转，%4保存比较结果

  若%4非0（条件成立），跳转到 label 5部分（true分支）

  否则跳转到 label 10部分（false分支）

• label 5：true分支

  加载变量，进行运算，并存储运算结果，然后通过 br label %1跳转到条件判断部分

• label 10：false分支

  循环条件不成立时，加载b的值并返回

1-2

请简述函数调用语句对应的LLVM IR的代码特点

• 在被调用函数部分，函数定义中声明参数类型和数量；进入函数体，先为参数分配空间，并把通过寄存器传递的参数保存在内存中；之后通过寄存器进行相应运算（在LLVM生成的代码中，存储参数后再次进行了加载，然后才进行运算）；最后，函数返回 i32类型的返回值
• 在调用者部分，先计算出各个参数的值，并加载到寄存器中；然后通过 call i32 @add()调用函数，这条指令 call后指明返回值类型，@后为调用函数名，函数名后 ()内为参数

2-1

请给出 SysYFIR.md中提到的两种getelementptr用法的区别, 并解释原因:

• %2 = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* %1, i32 0, i32 %0
• %2 = getelementptr i32, i32* %1, i32 %0
• 第一种用来获取数组元素所在地址，第二种用来获取指针的地址；第一个偏移0首先计算得到%1所指向的一维数组的首元素，接着进入该一维数组内部，第二个偏移0计算得到首元素向后偏移0个i32类型，即其自身，然后该指令返回所得元素的地址，类似于二维数组的寻址方式。对于第二种用法，偏移0计算得到%1所指的变量，然后返回该变量的地址。
• 实际上，%1是一个指向一维数组的指针，第一个偏移量0代表以该指针大小的偏移量，而该指针大小是10 x i32，类似于二维数组

3-1

在scope内单独处理func的好处有哪些。

• 使得函数和变量可以重名，分开查找还提高了查找效率，便于处理特殊函数
• 层次结构更清晰，便于处理不同函数域中的变量

实验设计

• 首先说明全局状态的设计

• 两个PtrVec<Block>continue_addr和break_addr在循环嵌套时依次记录相应的位置

• now_func记录当前所在函数，为了在如变量定义中给出函数名

• param_type_list给出形参类型列表

• func_block标记是否处于函数最外层的block，为了让形参和最外层block位于同一个scope

• get_literal标记给出是否在计算数组下标对应的表达式，如果是则不需要生成中间代码，只需计算常量表达式的值

• exp_val和left_val分别记录表达式分析出的值和左值，便于在不同函数之间传递状态

• ret_addr记录返回地址

• visit(initval)中只需处理单个变量初始化的情况，数组初始化在vardef中展开为单个变量的形式即可

• visit(fundef)

  • 首先确定返回值类型和形参类型，访问形参列表

  • 创建函数，构建函数作用域，创建入口bb和Ret bb，并在入口bb中给形参和返回值分配空间

  • 接着处理body，最后创建ret bb部分的返回代码

    • 对于body中已经有返回分支的函数，跳转到ret bb的语句由visit(returnstmt)生成；对于body中没有生成返回语句的函数，在visit(fundef)中生成跳转到ret bb的语句

    • 当返回值计算结果的类型和实际指定的返回类型不一致时，需要进行类型转化

• visit(vardef)时可以根据scope.in_global判断是否是全局变量，并根据node.array_length.size判断是否是数组，并具体进行初始化，全局变量需要初始化为0

• visit(lval)中如果in_global或者有get_literal标记的话则是直接返回常量值，否则生成中间代码即可

• visit(assignstmt)中要关注左值和exp类型不匹配的问题

• visit(blockstmt)中若有func_block标记则不需要新建scope，在funcdef中已经有了

• visit(ifstmt)中需要true_bb，和false_bb分别执行两个分支，最后转入after_bb中继续

  • 条件判断语句产生的结果可能为不同类型（INT1/INT32_T/FLOAT_T），需要分别处理
  • else语句缺省的情况单独处理，条件不满足时跳转到after_bb执行

• visit(whilestmt)中需要cond_bb计算条件表达式，while_bb执行循环体，并最后跳转回cond_bb，还有after_bb，在这里需要在continue_addr中插入cond_bb,break_addr中插入after_bb便于下面的处理

实验难点及解决方案

• 首先不同label之间比较难区分，所以我们使用一个label_num来标记每个label，以类型plus label_num的形式来区分
• 短路计算的时候比较复杂，需要分清楚什么时候跳转到哪里，另外表达式中类型不匹配比较复杂，需要调整好整体架构，减少类型转换的代码量
• 对于全局变量初始化和数组长度定义都是一个常量表达式，且不能生成中间代码，需要提前计算出值，故我们用一个global类封装这些操作，以简化代码，global类中有两个vector，分别记录int和float数值，每次取出最后插入的两个数执行op操作算出值并放回，要关注类型转换，另外还有一个常量表string->vector，记录每个常量数组或常值变量的值，以便在常量表达式中取出对应的值

实验总结

• 本次实验很好的增强了对编译生成中间代码的理解，以及对语句结构的了解，通过完成该项目，进一步提高了对大项目的编写能力
• 本次实验再次加强了对访问者模式的理解

实验反馈

组间交流