修改的LLVM IR基本指令
SysY2022语言定义中不包含无符号整数、结构体、移位操作，整数和浮点数均为32位，比赛测试样例不包含错误。鉴于SysY2022语言的特点，为了IR的简洁，对LLVM IR进行筛选和修改得到如下指令集
目录
1. 终结符指令
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- ret
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- br（修改）
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- jump（增加）
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switch
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indirectbr
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invoke
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callbr
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resume
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catchswitch
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catchret
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cleanupret
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unreachable
2. 一元运算
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- fneg
3. 二元运算
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- add
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- fadd
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- sub
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- fsub
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- mul
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- fmul
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udiv
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- div（修改）
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- fdiv
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urem
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- rem（修改）
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frem
4. 按位二元运算
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shl
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lshr
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ashr
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and
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or
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- xor
5. 向量运算
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- extractelement
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- insertelement
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- shufflevector
6. 聚合操作
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- extractvalue
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- insertvalue
7. 内存访问和寻址操作
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- alloca
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- load
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- store
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fence
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cmpxchg
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atomicrmw
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- getelementptr
8. 转换操作
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trunc … to
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zext … to
-
sext … to
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fptrunc … to
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fpext … to
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- ftoi … to（修改）
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uitofp … to
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- itof … to（修改）
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ptrtoint … to
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inttoptr … to
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bitcast … to
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addrspacecast … to
9. 其他操作
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- icmp
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- fcmp
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- phi
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select
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freeze
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- call
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va_arg
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landingpad
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catchpad
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cleanuppad
1. 终结符指令
程序中的每个基本块都以“终结符”指令结束，该指令指示在当前块完成后应该执行哪个块。
ret指令
概述：
“ret”指令用于将控制流（以及可选的值）从函数返回给调用者。
“ret”指令有两种形式：一种是返回一个值然后导致控制流，另一种只是导致控制流发生。
语法：
ret ; Return a value from a non-void function
ret void ; Return from void function
例子：
ret i32 5 ; Return an integer value of 5
ret void ; Return from a void function
br指令
概述：
“br”指令用于使控制流转移到当前函数中的不同基本块，条件分支
语法：
br i1 , label , label ; Conditional branch
i1表示一个布尔值，为真跳转到
例子：
Test:
%cond = icmp eq i32 %a, %b
br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
IfEqual:
ret i32 1
IfUnequal:
ret i32 0
jump指令
概述：
“jump”指令用于使控制流转移到当前函数中的不同基本块，无条件跳转指令
语法：
jump label ; Unconditional branch
- 无条件跳转到
例子：
br label %12
- 无条件跳转到
12标签
2. 一元运算
一元运算符需要单个操作数，对其执行操作并产生单个值。结果值与其操作数具有相同的类型。
fneg指令
概述：
“fneg”指令返回浮点数的相反数
语法：
= fneg
例子：
%8 = fneg float %7
%8= -%7
3. 二元运算
二元运算符用于执行程序中的大部分计算。它们需要两个相同类型的操作数，对它们执行操作，并产生一个值。结果值与其操作数具有相同的类型。
add指令
概述：
“add”指令返回它的两个整数的和。
语法：
= add ,
= add nsw ,
nsw代表“No Signed Wrap”。如果存在 nsw 关键字，则如果发生有符号溢出，则 add 的结果值是poison value。
例子：
%7 = add nsw i32 %5, %6
fadd指令
概述：
“add”指令返回它的两个浮点数的和。
语法：
= fadd ,
例子：
%14 = fadd float %8, %13
sub指令
概述：
“sub”指令返回其两个整数的差。
“sub”指令用于表示大多数其他中间表示中存在的“neg”指令。
语法：
= sub ,
= sub nsw ,
例子：
%11 = sub nsw i32 %10, 1
fsub指令
概述：
“fsub”指令返回其两个浮点数的差。
语法：
= fsub ,
例子：
%8 = fsub float %6, %7
mul指令
概述：
“mul”指令返回其两个整数的乘积。
语法：
= mul ,
= mul nsw ,
例子：
%6 = mul nsw i32 %4, %5
fmul指令
概述：
“mul”指令返回其两个浮点数的乘积。
语法：
= fmul ,
例子：
%54 = fmul double %53, 1.000000e+01
div指令
概述：
“div”指令返回两个整数的商。产生的值是向零舍入的两个操作数的有符号整数商。
语法：
= div ,
= div exact ,
- 如果存在
exact关键字，并发生了舍入（没有整除），则产生的结果值是poison value
例子：
%9 = div i32 %8, 2
fdiv指令
概述：
“fdiv”指令返回两个浮点数的商。
语法：
= fdiv ,
例子：
%15 = fdiv float %14, 2.000000e+00
rem指令
概述：
“rem”指令返回其两个整数的有符号除法的余数。
语法：
= rem ,
例子：
%4 = rem i32 %3, 3
%4=%3% 3
4. 按位二元运算
按位二元运算符用于在程序中进行各种形式的位转换。位运算通常是非常高效的指令。它们需要两个相同类型的操作数，对它们执行操作产生一个与操作数的类型相同的结果值。
xor指令
概述：
“xor”指令返回其两个整数的按位逻辑异或。
语法：
= xor ,
例子：
%5 = xor i1 %4, -1
%5= !%4
7. 内存访问和寻址操作
读取、写入和分配内存
alloca指令
概述：
“alloca”指令在当前执行函数的栈上分配内存，当这个函数返回给它的调用者时自动释放。
语法：
= alloca [, ] [, align ]
align内存对齐值，表示分配的空间至少与该边界对齐
例子：
%2 = alloca [10 x i32], align 4
- 分配了一个长度为10个i32的空间
- 内存对齐方式为4Byte
load指令
概述：
“load”指令用于从内存中读取。
语法：
= load , * [, align ]
例子：
%7 = load i32, i32* %3, align 4
- 局部变量
%3是一个指针，表示将%7赋值为%3所指的地址的值
store指令
概述：
“store”指令用于写入内存。
语法：
store , * [, align ]
例子：
store i32 0, i32* %1, align 4
- 将0存入
%1所指的地址
getelementptr指令
概述：
“getelementptr”指令用于获取数组的子元素的地址。它只执行地址计算，不访问内存。
语法：
= getelementptr inbounds , * {, }*
- 第一个
*
例子：
%110 = getelementptr inbounds [32 x [2 x i32]], [32 x [2 x i32]]* %2, i32 0, i32 30
%10 = getelementptr inbounds [6 x i32], [6 x i32]* @arr, i32 0, i32 %9
- 第一个例子基础类型是[32 x [2 x i32]]，第一个索引0表示在
%2的基地址上没有偏移，第二个索引表示偏移了30 x [2 x i32]，返回指向%2+ 30 x [2 x i32]的 [2 x i32]类型的指针 - 第二个例子基础类型是[6 x i32]，第一个索引0表示在
%arr的基地址上没有偏移，第二个索引表示偏移了%9x i32，返回指向@arr+%9x i32 的 i32类型的指针
8. 转换操作
此类别中的指令是转换指令（强制转换），它们都采用单个操作数和类型。它们对操作数执行各种位转换
ftoi … to指令
概述：
“ftoi”指令将其浮点操作数转换为最接近（向零舍入）的有符号整数值。如果该值不能适合 ，则结果是poison value。
语法：
= fptosi to
例子：
%35 = fptosi float %34 to i32
itof … to指令
概述：
“itof”指令将其操作数解释为有符号整数，并将其转换为相应的浮点值。如果无法准确表示该值，则使用默认舍入模式对其进行舍入。
语法：
= sitofp to
例子：
%4 = sitofp i32 %3 to float
9. 其他操作
icmp指令
概述：
“icmp”指令根据两个整数或指针的比较返回一个整数（i32）。
语法：
= icmp ,
- 第一个操作数是指示要执行的比较类型的条件代码。它不是一个值，只是一个关键字。可能的条件代码是：
-
eq: equal ne: not equal gt: greater than ge: greater or equal lt: less than le: less or equal
例子：
%21 = icmp eq i32* %20, %17
- 若
%20等于%17，则%21为true，否则为false
fcmp指令
概述：
“fcmp”指令根据浮点数的比较返回一个整数（i32）。
语法：
= fcmp ,
- 第一个操作数是指示要执行的比较类型的条件代码。它不是一个值，只是一个关键字。可能的条件代码是与icmp相同
例子：
%5 = fcmp lt float %4, 0.000000e+00
- 如果变量
%4小于0.000000e+00，则返回true，否则返回false
phi指令
概述：
“phi”指令用于实现 SSA 图中表示函数的 φ 节点。
在基本块的开头和 PHI 指令之间不能有非 phi 指令，即 PHI 指令必须在基本块中的第一个。
语法：
= phi [ , ], ...
- 传入值的类型由
- 在此之后，“phi”指令将一组对作为参数，当前块的每个前置基本块对应一对。
例子：
%44 = phi i1 [ false, %32 ], [ %42, %36 ]
- 这里的 IR 表明变量
%44的值可能会来自两个基本块：%32或者%36。来自%32
块的变量值是 false，而来自%36的变量值是%42。
call指令
概述：
“call”指令代表一个简单的函数调用。“call”指令用于使控制流转移到指定函数，其传入参数绑定到指定值。根据被调用函数中的“ret”指令，控制流继续执行函数调用之后的指令，并且函数的返回值绑定到结果参数。
语法：
= call ()
例子：
%8 = call i32 @func(i32 %7)
- 函数
@func的返回值为i32，参数为i32，传递的实参为%7