From 5b8303df6eee2d408c46d25d663fe0ccf9ac9783 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: mxr <> Date: Thu, 28 May 2026 13:24:50 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?feat(ra)=E5=90=8E=E7=AB=AF=E4=BC=98=E5=8C=96?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- src/mir/Lowering.cpp | 13 ++- src/mir/RegAlloc.cpp | 14 +-- src/mir/passes/Peephole.cpp | 169 ++++++++++++++++++++++++++++++++---- 3 files changed, 157 insertions(+), 39 deletions(-) diff --git a/src/mir/Lowering.cpp b/src/mir/Lowering.cpp index 9c1cc5b..e935d42 100644 --- a/src/mir/Lowering.cpp +++ b/src/mir/Lowering.cpp @@ -170,20 +170,17 @@ int EmitValueToVReg(const ir::Value* value, VRegContext& ctx, return vreg; } - // 浮点常量：每次都走栈槽加载（不缓存） + // 浮点常量：通过整数寄存器传位模式至浮点寄存器（fmov Sd, Wn） if (auto* fconstant = dynamic_cast(value)) { float fval = fconstant->GetValue(); uint32_t bits = FloatToBits(fval); - int slot = function.CreateFrameIndex(4); int tmp = ctx.NewVReg(VRegType::kInt32); EmitMovImm(tmp, bits, block); - auto& s = block.Append(Opcode::StoreStack, - {Operand::VReg(tmp), Operand::FrameIndex(slot)}); - s.AddUse(tmp); int fvreg = ctx.NewVReg(VRegType::kFloat32); - auto& l = block.Append(Opcode::LoadStack, - {Operand::VReg(fvreg), Operand::FrameIndex(slot)}); - l.AddDef(fvreg); + auto& mv = block.Append(Opcode::MovReg, + {Operand::VReg(fvreg), Operand::VReg(tmp)}); + mv.AddDef(fvreg); + mv.AddUse(tmp); return fvreg; } diff --git a/src/mir/RegAlloc.cpp b/src/mir/RegAlloc.cpp index 7b250c3..7629c8c 100644 --- a/src/mir/RegAlloc.cpp +++ b/src/mir/RegAlloc.cpp @@ -329,19 +329,7 @@ InterferenceGraph BuildInterferenceGraph( ig.remaining.insert(v); } - // 构建干涉边：反向遍历指令，正确模拟活跃集合 - for (const auto& bb : function.GetBasicBlocks()) { - auto& insts = bb->GetInstructions(); - if (insts.empty()) continue; - - // 反向遍历：从liveOut开始 - std::set live = liveIn.at(bb.get()); - - // 注意：我们需要正向检查活跃集合，但用正确的数据流 - // 更简单的方法：直接用活跃区间重叠来构建边 - } - - // 用活跃区间重叠构建干涉边（更可靠） + // 用活跃区间重叠构建干涉边 for (auto it1 = vregs.begin(); it1 != vregs.end(); ++it1) { auto it2 = it1; ++it2; diff --git a/src/mir/passes/Peephole.cpp b/src/mir/passes/Peephole.cpp index feb961e..7e6b93d 100644 --- a/src/mir/passes/Peephole.cpp +++ b/src/mir/passes/Peephole.cpp @@ -6,6 +6,7 @@ #include #include +#include #include #include #include @@ -46,14 +47,29 @@ bool InstUsesReg(const MachineInstr& inst, PhysReg reg) { return false; } -// 检查指令是否定义了某个物理寄存器 +// Wn 和 Xn 是同一物理寄存器的不同视图，写入其中之一会影响另一个 +bool SamePhysReg(PhysReg a, PhysReg b) { + if (a == b) return true; + int ai = static_cast(a); + int bi = static_cast(b); + // Wn ↔ Xn 映射：Wn 偏移 n（0..30），Xn 偏移 31+n + if (ai <= 30 && bi >= 31 && bi <= 61 && (bi - 31) == ai) return true; + if (bi <= 30 && ai >= 31 && ai <= 61 && (ai - 31) == bi) return true; + return false; +} + +// 检查指令是否定义了某个物理寄存器（排除 StoreStack，其 ops[0] 是被存储的值而非定义） bool InstDefsReg(const MachineInstr& inst, PhysReg reg) { - // 大多数指令的 dest 是第一个操作数 if (inst.GetOperands().empty()) return false; + auto op = inst.GetOpcode(); + // 这些指令的 ops[0] 不是寄存器定义 + if (op == Opcode::StoreStack || op == Opcode::StoreStackPair) return false; + if (op == Opcode::B || op == Opcode::BCond || op == Opcode::Ret) return false; + if (op == Opcode::CmpRR || op == Opcode::CmpRI || op == Opcode::FCmpRR) return false; + if (op == Opcode::Call) return false; // Call 的寄存器效果在扫描中通过 break 处理 const auto& dst = inst.GetOperands()[0]; - if (dst.GetKind() == Operand::Kind::Reg && dst.GetReg() == reg) + if (dst.GetKind() == Operand::Kind::Reg && SamePhysReg(dst.GetReg(), reg)) return true; - // StoreStackPair / LoadStackPair 有特殊格式 return false; } @@ -85,25 +101,144 @@ bool IsSameStackOffset(const MachineInstr& a, const MachineInstr& b) { return false; } -// 单基本块窥孔优化（一次扫描） +// 检查指令是否为间接访存（通过寄存器而非 FrameIndex） +bool IsIndirectMemAccess(const MachineInstr& inst) { + auto op = inst.GetOpcode(); + if (op != Opcode::StoreStack && op != Opcode::LoadStack) return false; + const auto& ops = inst.GetOperands(); + if (ops.size() < 2) return false; + return ops[1].GetKind() != Operand::Kind::FrameIndex; +} + +// 单基本块窥孔优化 int PeepholeBlock(MachineBasicBlock& bb) { auto& insts = bb.GetInstructions(); int changes = 0; bool changed = true; - // 迭代直到收敛 while (changed) { changed = false; - std::vector newInsts; size_t n = insts.size(); + // ============================================================ + // Phase 1: 前向扫描，识别跨指令的优化模式 + // 记录替换（位置 → 新指令）和死指令（位置集合） + // 使用 vector 避免 unordered_map 的默认构造需求 + // ============================================================ + std::vector> replacements(n); + std::set dead; + for (size_t i = 0; i < n; ++i) { + if (dead.count(i)) continue; + MachineInstr& curr = insts[i]; + + // --- 栈槽 Store 优化扫描 --- + // 从 StoreStack(FrameIndex) 出发，向前查找同一栈槽的下一次访存 + if (curr.GetOpcode() == Opcode::StoreStack && + curr.GetOperands().size() >= 2 && + curr.GetOperands()[1].GetKind() == Operand::Kind::FrameIndex) { + + int slot = curr.GetOperands()[1].GetFrameIndex(); + PhysReg storeVal = curr.GetOperands()[0].GetReg(); + + for (size_t j = i + 1; j < n; ++j) { + if (dead.count(j)) continue; + MachineInstr& later = insts[j]; + + // Call 可能访问任意内存，停止扫描 + if (later.GetOpcode() == Opcode::Call) break; + + // Label 代表其他控制流路径的入口，跨 label 优化不安全 + if (later.GetOpcode() == Opcode::Label) break; + + // 间接访存（通过指针）可能别名任意栈槽，停止扫描 + if (IsIndirectMemAccess(later)) break; + + // 被存储的值若被重定义，停止扫描（转发将使用错误的新值） + if (InstDefsReg(later, storeVal)) break; + + // --- 同一栈槽的 Store：当前 store 是死的 --- + if (later.GetOpcode() == Opcode::StoreStack && + later.GetOperands().size() >= 2 && + later.GetOperands()[1].GetKind() == Operand::Kind::FrameIndex && + later.GetOperands()[1].GetFrameIndex() == slot) { + // 在下次读到 slot n 之前又被写了一次，当前 store 被覆盖 + dead.insert(i); + changed = true; + ++changes; + break; + } + + // --- 同一栈槽的 Load（非相邻）：转发 --- + // 相邻情况 (j == i+1) 由 Phase 2 的规则4处理 + if (j > i + 1 && + later.GetOpcode() == Opcode::LoadStack && + later.GetOperands().size() >= 2 && + later.GetOperands()[1].GetKind() == Operand::Kind::FrameIndex && + later.GetOperands()[1].GetFrameIndex() == slot) { + PhysReg loadDst = later.GetOperands()[0].GetReg(); + replacements[j] = std::unique_ptr( + new MachineInstr(Opcode::MovReg, + std::vector{Operand::Reg(loadDst), Operand::Reg(storeVal)})); + changed = true; + ++changes; + break; + } + } + } + + // --- MovReg 转发链扫描 --- + // 从 mov A, B 出发，查找后续 mov C, A 并替换为 mov C, B + if (IsPureMove(curr) && curr.GetOperands().size() >= 2) { + PhysReg dstA = curr.GetOperands()[0].GetReg(); + PhysReg srcB = curr.GetOperands()[1].GetReg(); + if (dstA == srcB) continue; // 自赋值由规则2处理 + + for (size_t j = i + 1; j < n; ++j) { + if (dead.count(j)) continue; + MachineInstr& later = insts[j]; + + // Call 可能修改寄存器，停止 + if (later.GetOpcode() == Opcode::Call) break; + + // Label 代表其他控制流路径的入口，跨 label 优化不安全 + if (later.GetOpcode() == Opcode::Label) break; + + // A 或 B 被重定义，停止（转发将不再安全） + if (InstDefsReg(later, dstA)) break; + if (InstDefsReg(later, srcB)) break; + + // 找到 mov C, A ？ 替换为 mov C, B + if (IsPureMove(later) && later.GetOperands().size() >= 2) { + PhysReg dstC = later.GetOperands()[0].GetReg(); + PhysReg src = later.GetOperands()[1].GetReg(); + if (src == dstA && dstC != dstA) { + replacements[j] = std::unique_ptr( + new MachineInstr(Opcode::MovReg, + std::vector{Operand::Reg(dstC), Operand::Reg(srcB)})); + changed = true; + ++changes; + // 不 break — 继续扫描同一 mov 的其他 use + } + } + } + } + } + + // ============================================================ + // Phase 2: 构建新指令列表，应用现有规则 + Phase 1 结果 + // ============================================================ + std::vector newInsts; + + for (size_t i = 0; i < n; ++i) { + if (dead.count(i)) continue; + MachineInstr& curr = insts[i]; - // 跳过已标记删除的指令（通过空操作码） - if (curr.GetOpcode() == Opcode::Nop && curr.GetOperands().empty()) { - // 跳过（已经是 nop 但被标记删除） - if (curr.GetOperands().empty()) continue; + // 如果有替代指令，使用替代版本 + if (replacements[i]) { + newInsts.push_back(*replacements[i]); + continue; } // --- 规则1: 恒等操作消除 add/sub ..., #0 → mov --- @@ -133,8 +268,8 @@ int PeepholeBlock(MachineBasicBlock& bb) { } // --- 规则3: 冗余 mov → 删除第一条 --- - // mov wA, wB; mov wA, wC → 删除第一条（如果中间无其他使用 wA） - if (IsPureMove(curr) && i + 1 < n) { + // mov wA, wB; mov wA, wC → 删除第一条 + if (IsPureMove(curr) && i + 1 < n && !dead.count(i + 1)) { const auto& dst0 = curr.GetOperands()[0]; MachineInstr& next = insts[i + 1]; if (IsPureMove(next) && next.GetOperands().size() >= 2) { @@ -142,8 +277,6 @@ int PeepholeBlock(MachineBasicBlock& bb) { if (dst0.GetKind() == Operand::Kind::Reg && dst1.GetKind() == Operand::Kind::Reg && dst0.GetReg() == dst1.GetReg()) { - // 第一条 mov 的 dest 在第一条之后、第二条之前没有被使用 - // （两条相邻，中间无其他指令） changed = true; ++changes; continue; // 删除第一条 @@ -151,9 +284,9 @@ int PeepholeBlock(MachineBasicBlock& bb) { } } - // --- 规则4: Load after Store 消除 --- + // --- 规则4: Load after Store 消除（相邻） --- // stur wA, [x29, #n]; ldur wB, [x29, #n] → mov wB, wA - if (curr.GetOpcode() == Opcode::StoreStack && i + 1 < n) { + if (curr.GetOpcode() == Opcode::StoreStack && i + 1 < n && !dead.count(i + 1)) { MachineInstr& next = insts[i + 1]; if (next.GetOpcode() == Opcode::LoadStack && IsSameStackOffset(curr, next)) { @@ -194,4 +327,4 @@ void RunPeephole(MachineModule& module) { } } -} // namespace mir +} // namespace mir \ No newline at end of file