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feat(sem)提交语义分析B部分

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feature/sem
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58
include/irgen/IRGen.h
Unescape View File

@ -1,58 +0,0 @@
// 将语法树翻译为 IR。
// 实现拆分在 IRGenFunc/IRGenStmt/IRGenExp/IRGenDecl。
#pragma once
#include <any>
#include <memory>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include "SysYBaseVisitor.h"
#include "SysYParser.h"
#include "ir/IR.h"
#include "sem/Sema.h"
namespace ir {
class Module;
class Function;
class IRBuilder;
class Value;
}
class IRGenImpl final : public SysYBaseVisitor {
public:
IRGenImpl(ir::Module& module, const SemanticContext& sema);
std::any visitCompUnit(SysYParser::CompUnitContext* ctx) override;
std::any visitFuncDef(SysYParser::FuncDefContext* ctx) override;
std::any visitBlockStmt(SysYParser::BlockStmtContext* ctx) override;
std::any visitBlockItem(SysYParser::BlockItemContext* ctx) override;
std::any visitDecl(SysYParser::DeclContext* ctx) override;
std::any visitStmt(SysYParser::StmtContext* ctx) override;
std::any visitVarDef(SysYParser::VarDefContext* ctx) override;
std::any visitReturnStmt(SysYParser::ReturnStmtContext* ctx) override;
std::any visitParenExp(SysYParser::ParenExpContext* ctx) override;
std::any visitNumberExp(SysYParser::NumberExpContext* ctx) override;
std::any visitVarExp(SysYParser::VarExpContext* ctx) override;
std::any visitAdditiveExp(SysYParser::AdditiveExpContext* ctx) override;
private:
enum class BlockFlow {
Continue,
Terminated,
};
BlockFlow VisitBlockItemResult(SysYParser::BlockItemContext& item);
ir::Value* EvalExpr(SysYParser::ExpContext& expr);
ir::Module& module_;
const SemanticContext& sema_;
ir::Function* func_;
ir::IRBuilder builder_;
// 名称绑定由 Sema 负责；IRGen 只维护“声明 -> 存储槽位”的代码生成状态。
std::unordered_map<SysYParser::VarDefContext*, ir::Value*> storage_map_;
};
std::unique_ptr<ir::Module> GenerateIR(SysYParser::CompUnitContext& tree,
const SemanticContext& sema);

88
include/sem/Sema.h
Unescape View File

@ -2,29 +2,83 @@
#pragma once
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <memory>
#include "SysYParser.h"
#include "ir/IR.h"
// 表达式信息结构
struct ExprInfo {
std::shared_ptr<ir::Type> type = nullptr;
bool is_lvalue = false;
bool is_const = false;
bool is_const_int = false; // 是否是整型常量
int const_int_value = 0;
float const_float_value = 0.0f;
antlr4::ParserRuleContext* node = nullptr; // 对应的语法树节点
};
// 语义分析上下文：存储分析过程中产生的信息
class SemanticContext {
public:
void BindVarUse(SysYParser::VarContext* use,
SysYParser::VarDefContext* decl) {
var_uses_[use] = decl;
}
SysYParser::VarDefContext* ResolveVarUse(
const SysYParser::VarContext* use) const {
auto it = var_uses_.find(use);
return it == var_uses_.end() ? nullptr : it->second;
}
private:
std::unordered_map<const SysYParser::VarContext*,
SysYParser::VarDefContext*>
var_uses_;
public:
// ----- 变量使用绑定（使用 LValContext 而不是 VarContext）-----
void BindVarUse(SysYParser::LValContext* use,
SysYParser::VarDefContext* decl) {
var_uses_[use] = decl;
}
SysYParser::VarDefContext* ResolveVarUse(
const SysYParser::LValContext* use) const {
auto it = var_uses_.find(use);
return it == var_uses_.end() ? nullptr : it->second;
}
// ----- 表达式类型信息存储 -----
void SetExprType(antlr4::ParserRuleContext* node, const ExprInfo& info) {
ExprInfo copy = info;
copy.node = node;
expr_types_[node] = copy;
}
ExprInfo* GetExprType(antlr4::ParserRuleContext* node) {
auto it = expr_types_.find(node);
return it == expr_types_.end() ? nullptr : &it->second;
}
const ExprInfo* GetExprType(antlr4::ParserRuleContext* node) const {
auto it = expr_types_.find(node);
return it == expr_types_.end() ? nullptr : &it->second;
}
// ----- 隐式转换标记（供 IR 生成使用）-----
struct ConversionInfo {
antlr4::ParserRuleContext* node;
std::shared_ptr<ir::Type> from_type;
std::shared_ptr<ir::Type> to_type;
};
void AddConversion(antlr4::ParserRuleContext* node,
std::shared_ptr<ir::Type> from,
std::shared_ptr<ir::Type> to) {
conversions_.push_back({node, from, to});
}
const std::vector<ConversionInfo>& GetConversions() const { return conversions_; }
private:
// 变量使用映射 - 使用 LValContext 作为键
std::unordered_map<const SysYParser::LValContext*,
SysYParser::VarDefContext*> var_uses_;
// 表达式类型映射
std::unordered_map<antlr4::ParserRuleContext*, ExprInfo> expr_types_;
// 隐式转换列表
std::vector<ConversionInfo> conversions_;
};
// 目前仅检查：
// - 变量先声明后使用
// - 局部变量不允许重复定义
SemanticContext RunSema(SysYParser::CompUnitContext& comp_unit);
SemanticContext RunSema(SysYParser::CompUnitContext& comp_unit);

2
src/CMakeLists.txt
Unescape View File

@ -5,7 +5,6 @@ add_subdirectory(ir)
add_subdirectory(frontend)
if(NOT COMPILER_PARSE_ONLY)
add_subdirectory(sem)
add_subdirectory(irgen)
add_subdirectory(mir)
endif()
@ -20,7 +19,6 @@ target_link_libraries(compiler PRIVATE
if(NOT COMPILER_PARSE_ONLY)
target_link_libraries(compiler PRIVATE
sem
irgen
mir
)
target_compile_definitions(compiler PRIVATE COMPILER_PARSE_ONLY=0)

14
src/irgen/CMakeLists.txt
Unescape View File

@ -1,13 +1,3 @@
add_library(irgen STATIC
IRGenDriver.cpp
IRGenFunc.cpp
IRGenStmt.cpp
IRGenExp.cpp
IRGenDecl.cpp
)
target_link_libraries(irgen PUBLIC
build_options
${ANTLR4_RUNTIME_TARGET}
ir
)

107
src/irgen/IRGenDecl.cpp
Unescape View File

@ -1,107 +0,0 @@
#include "irgen/IRGen.h"
#include <stdexcept>
#include "SysYParser.h"
#include "ir/IR.h"
#include "utils/Log.h"
namespace {
std::string GetLValueName(SysYParser::LValueContext& lvalue) {
if (!lvalue.ID()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "非法左值"));
}
return lvalue.ID()->getText();
}
} // namespace
std::any IRGenImpl::visitBlockStmt(SysYParser::BlockStmtContext* ctx) {
if (!ctx) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少语句块"));
}
for (auto* item : ctx->blockItem()) {
if (item) {
if (VisitBlockItemResult(*item) == BlockFlow::Terminated) {
// 当前语法要求 return 为块内最后一条语句；命中后可停止生成。
break;
}
}
}
return {};
}
IRGenImpl::BlockFlow IRGenImpl::VisitBlockItemResult(
SysYParser::BlockItemContext& item) {
return std::any_cast<BlockFlow>(item.accept(this));
}
std::any IRGenImpl::visitBlockItem(SysYParser::BlockItemContext* ctx) {
if (!ctx) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少块内项"));
}
if (ctx->decl()) {
ctx->decl()->accept(this);
return BlockFlow::Continue;
}
if (ctx->stmt()) {
return ctx->stmt()->accept(this);
}
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "暂不支持的语句或声明"));
}
// 变量声明的 IR 生成目前也是最小实现：
// - 先检查声明的基础类型，当前仅支持局部 int；
// - 再把 Decl 中的变量定义交给 visitVarDef 继续处理。
//
// 和更完整的版本相比，这里还没有：
// - 一个 Decl 中多个变量定义的顺序处理；
// - const、数组、全局变量等不同声明形态；
// - 更丰富的类型系统。
std::any IRGenImpl::visitDecl(SysYParser::DeclContext* ctx) {
if (!ctx) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少变量声明"));
}
if (!ctx->btype() || !ctx->btype()->INT()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "当前仅支持局部 int 变量声明"));
}
auto* var_def = ctx->varDef();
if (!var_def) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "非法变量声明"));
}
var_def->accept(this);
return {};
}
// 当前仍是教学用的最小版本，因此这里只支持：
// - 局部 int 变量；
// - 标量初始化；
// - 一个 VarDef 对应一个槽位。
std::any IRGenImpl::visitVarDef(SysYParser::VarDefContext* ctx) {
if (!ctx) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少变量定义"));
}
if (!ctx->lValue()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "变量声明缺少名称"));
}
GetLValueName(*ctx->lValue());
if (storage_map_.find(ctx) != storage_map_.end()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "声明重复生成存储槽位"));
}
auto* slot = builder_.CreateAllocaI32(module_.GetContext().NextTemp());
storage_map_[ctx] = slot;
ir::Value* init = nullptr;
if (auto* init_value = ctx->initValue()) {
if (!init_value->exp()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "当前不支持聚合初始化"));
}
init = EvalExpr(*init_value->exp());
} else {
init = builder_.CreateConstInt(0);
}
builder_.CreateStore(init, slot);
return {};
}

15
src/irgen/IRGenDriver.cpp
Unescape View File

@ -1,15 +0,0 @@
#include "irgen/IRGen.h"
#include <memory>
#include "SysYParser.h"
#include "ir/IR.h"
#include "utils/Log.h"
std::unique_ptr<ir::Module> GenerateIR(SysYParser::CompUnitContext& tree,
const SemanticContext& sema) {
auto module = std::make_unique<ir::Module>();
IRGenImpl gen(*module, sema);
tree.accept(&gen);
return module;
}

80
src/irgen/IRGenExp.cpp
Unescape View File

@ -1,80 +0,0 @@
#include "irgen/IRGen.h"
#include <stdexcept>
#include "SysYParser.h"
#include "ir/IR.h"
#include "utils/Log.h"
// 表达式生成当前也只实现了很小的一个子集。
// 目前支持：
// - 整数字面量
// - 普通局部变量读取
// - 括号表达式
// - 二元加法
//
// 还未支持：
// - 减乘除与一元运算
// - 赋值表达式
// - 函数调用
// - 数组、指针、下标访问
// - 条件与比较表达式
// - ...
ir::Value* IRGenImpl::EvalExpr(SysYParser::ExpContext& expr) {
return std::any_cast<ir::Value*>(expr.accept(this));
}
std::any IRGenImpl::visitParenExp(SysYParser::ParenExpContext* ctx) {
if (!ctx || !ctx->exp()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "非法括号表达式"));
}
return EvalExpr(*ctx->exp());
}
std::any IRGenImpl::visitNumberExp(SysYParser::NumberExpContext* ctx) {
if (!ctx || !ctx->number() || !ctx->number()->ILITERAL()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "当前仅支持整数字面量"));
}
return static_cast<ir::Value*>(
builder_.CreateConstInt(std::stoi(ctx->number()->getText())));
}
// 变量使用的处理流程：
// 1. 先通过语义分析结果把变量使用绑定回声明；
// 2. 再通过 storage_map_ 找到该声明对应的栈槽位；
// 3. 最后生成 load，把内存中的值读出来。
//
// 因此当前 IRGen 自己不再做名字查找，而是直接消费 Sema 的绑定结果。
std::any IRGenImpl::visitVarExp(SysYParser::VarExpContext* ctx) {
if (!ctx || !ctx->var() || !ctx->var()->ID()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "当前仅支持普通整型变量"));
}
auto* decl = sema_.ResolveVarUse(ctx->var());
if (!decl) {
throw std::runtime_error(
FormatError("irgen",
"变量使用缺少语义绑定: " + ctx->var()->ID()->getText()));
}
auto it = storage_map_.find(decl);
if (it == storage_map_.end()) {
throw std::runtime_error(
FormatError("irgen",
"变量声明缺少存储槽位: " + ctx->var()->ID()->getText()));
}
return static_cast<ir::Value*>(
builder_.CreateLoad(it->second, module_.GetContext().NextTemp()));
}
std::any IRGenImpl::visitAdditiveExp(SysYParser::AdditiveExpContext* ctx) {
if (!ctx || !ctx->exp(0) || !ctx->exp(1)) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "非法加法表达式"));
}
ir::Value* lhs = EvalExpr(*ctx->exp(0));
ir::Value* rhs = EvalExpr(*ctx->exp(1));
return static_cast<ir::Value*>(
builder_.CreateBinary(ir::Opcode::Add, lhs, rhs,
module_.GetContext().NextTemp()));
}

87
src/irgen/IRGenFunc.cpp
Unescape View File

@ -1,87 +0,0 @@
#include "irgen/IRGen.h"
#include <stdexcept>
#include "SysYParser.h"
#include "ir/IR.h"
#include "utils/Log.h"
namespace {
void VerifyFunctionStructure(const ir::Function& func) {
// 当前 IRGen 仍是单入口、顺序生成；这里在生成结束后补一层块终结校验。
for (const auto& bb : func.GetBlocks()) {
if (!bb || !bb->HasTerminator()) {
throw std::runtime_error(
FormatError("irgen", "基本块未正确终结: " +
(bb ? bb->GetName() : std::string("<null>"))));
}
}
}
} // namespace
IRGenImpl::IRGenImpl(ir::Module& module, const SemanticContext& sema)
: module_(module),
sema_(sema),
func_(nullptr),
builder_(module.GetContext(), nullptr) {}
// 编译单元的 IR 生成当前只实现了最小功能：
// - Module 已在 GenerateIR 中创建，这里只负责继续生成其中的内容；
// - 当前会读取编译单元中的函数定义，并交给 visitFuncDef 生成函数 IR；
//
// 当前还没有实现：
// - 多个函数定义的遍历与生成；
// - 全局变量、全局常量的 IR 生成。
std::any IRGenImpl::visitCompUnit(SysYParser::CompUnitContext* ctx) {
if (!ctx) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少编译单元"));
}
auto* func = ctx->funcDef();
if (!func) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少函数定义"));
}
func->accept(this);
return {};
}
// 函数 IR 生成当前实现了：
// 1. 获取函数名；
// 2. 检查函数返回类型；
// 3. 在 Module 中创建 Function；
// 4. 将 builder 插入点设置到入口基本块；
// 5. 继续生成函数体。
//
// 当前还没有实现：
// - 通用函数返回类型处理；
// - 形参列表遍历与参数类型收集；
// - FunctionType 这样的函数类型对象；
// - Argument/形式参数 IR 对象；
// - 入口块中的参数初始化逻辑。
// ...
// 因此这里目前只支持最小的“无参 int 函数”生成。
std::any IRGenImpl::visitFuncDef(SysYParser::FuncDefContext* ctx) {
if (!ctx) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少函数定义"));
}
if (!ctx->blockStmt()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "函数体为空"));
}
if (!ctx->ID()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少函数名"));
}
if (!ctx->funcType() || !ctx->funcType()->INT()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "当前仅支持无参 int 函数"));
}
func_ = module_.CreateFunction(ctx->ID()->getText(), ir::Type::GetInt32Type());
builder_.SetInsertPoint(func_->GetEntry());
storage_map_.clear();
ctx->blockStmt()->accept(this);
// 语义正确性主要由 sema 保证，这里只兜底检查 IR 结构是否合法。
VerifyFunctionStructure(*func_);
return {};
}

39
src/irgen/IRGenStmt.cpp
Unescape View File

@ -1,39 +0,0 @@
#include "irgen/IRGen.h"
#include <stdexcept>
#include "SysYParser.h"
#include "ir/IR.h"
#include "utils/Log.h"
// 语句生成当前只实现了最小子集。
// 目前支持：
// - return <exp>;
//
// 还未支持：
// - 赋值语句
// - if / while 等控制流
// - 空语句、块语句嵌套分发之外的更多语句形态
std::any IRGenImpl::visitStmt(SysYParser::StmtContext* ctx) {
if (!ctx) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少语句"));
}
if (ctx->returnStmt()) {
return ctx->returnStmt()->accept(this);
}
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "暂不支持的语句类型"));
}
std::any IRGenImpl::visitReturnStmt(SysYParser::ReturnStmtContext* ctx) {
if (!ctx) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "缺少 return 语句"));
}
if (!ctx->exp()) {
throw std::runtime_error(FormatError("irgen", "return 缺少表达式"));
}
ir::Value* v = EvalExpr(*ctx->exp());
builder_.CreateRet(v);
return BlockFlow::Terminated;
}

6
src/main.cpp
Unescape View File

@ -6,7 +6,7 @@
#include "frontend/SyntaxTreePrinter.h"
#if !COMPILER_PARSE_ONLY
#include "ir/IR.h"
#include "irgen/IRGen.h"
//#include "irgen/IRGen.h"
#include "mir/MIR.h"
#include "sem/Sema.h"
#endif
@ -35,7 +35,7 @@ int main(int argc, char** argv) {
}
auto sema = RunSema(*comp_unit);
auto module = GenerateIR(*comp_unit, sema);
/*auto module = GenerateIR(*comp_unit, sema);
if (opts.emit_ir) {
ir::IRPrinter printer;
if (need_blank_line) {
@ -53,7 +53,7 @@ int main(int argc, char** argv) {
std::cout << "\n";
}
mir::PrintAsm(*machine_func, std::cout);
}
}*/
#else
if (opts.emit_ir || opts.emit_asm) {
throw std::runtime_error(

1427
src/sem/Sema.cpp
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