编译原理lab3-cminus_compiler-LLVM简要熟悉
lab3实验报告，我的实验报告图例很少，这次只有两张图，其余的都以复制输出的形式展现出来了，最终提交的代码在最后
- [[#你的提交|你的提交]]
- [[#实验设计|实验设计]]
- [[#提交一：手动编写.ll|提交一：手动编写.ll]]
- [[#提交一：手动编写.ll#assing（20）|assing（20）]]
- [[#提交一：手动编写.ll#fun(220)|fun(220)]]
- [[#提交一：手动编写.ll#if(233)|if(233)]]
- [[#提交一：手动编写.ll#while(65)|while(65)]]
- [[#提交2：利用LightIR+cpp编写生成.ll程序|提交2：利用LightIR+cpp编写生成.ll程序]]
- [[#提交2：利用LightIR+cpp编写生成.ll程序#结果验证|结果验证]]
- [[#问题1：cpp与.ll的对应|问题1：cpp与.ll的对应]]
- [[#问题2：Vistor Pattern|问题2：Vistor Pattern]]
- [[#问题3: getelementptr|问题3: getelementptr]]
- [[#实验难点|实验难点]]
- [[#实验反馈|实验反馈]]
- [[#附录：编写文件|附录：编写文件]]
- [[#附录：编写文件#assign_hand.ll|assign_hand.ll]]
- [[#附录：编写文件#full_hand.ll|full_hand.ll]]
- [[#附录：编写文件#if_hand.ll|if_hand.ll]]
- [[#附录：编写文件#while_hand.ll|while_hand.ll]]
- [[#附录：编写文件#assign的cpp文件|assign的cpp文件]]
- [[#附录：编写文件#full的cpp文件|full的cpp文件]]
- [[#附录：编写文件#if的cpp文件|if的cpp文件]]
- [[#附录：编写文件#while的cpp文件|while的cpp文件]]
你的提交
助教提供了四个简单的c程序，分别是tests/lab3/c_cases/目录下的assign.c、fun.c、if.c、while.c.
你需要在tests/lab3/stu_ll/目录中，手工完成自己的assign_hand.ll、fun_hand.ll、if_handf.ll和while_hand.ll，以实现与上述四个C程序相同的逻辑功能.你需要添加必要的注释.ll文件的注释是以";"开头的。
必要的情况下，你可以参考clang -S -emit-llvm的输出，但是你提交的结果必须避免同此输出一字不差。
助教会用lli检查你结果的正确性，并用肉眼检查你的注释。
- 需要完成
./tests/lab3/stu_ll目录下的4个文件 - 需要完成
./tests/lab3/stu_cpp目录下的4个文件 - 需要在
./Report/lab3/目录下撰写实验报告
实验设计
1、用lli --version检查LLVM版本
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall$ lli --version
LLVM (http://llvm.org/):
LLVM version 10.0.0
Optimized build.
Default target: x86_64-pc-linux-gnu
Host CPU: skylake
10.0.0与10.0.1差别比较小，问题不大
2.利用clang -S -emit-llvm gcd_array.c和lli gcd_array.ll; echo $?
gcc -o gcd_array gcd_array.c和./gcd_array;echo $?
输出：
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/ta_gcd$ clang -S -emit-llvm gcd_array.c
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/ta_gcd$ lli gcd_array.ll; echo $?
18
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/ta_gcd$ gcc -o gcd_array gcd_array.c
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/ta_gcd$ ./gcd_array;echo $?
18
可以看到，输出结果均为18。因此，可以验证 gcd_array.ll 文件正确地对应了 gcd_array.c 文件。
3.回到主目录中的build文件夹，使用命令：
编译与运行在 `${WORKSPACE}/build/` 下执行:
# 如果存在 CMakeCache.txt 要先删除
# rm CMakeCache.txt
cmake ..
make
make install
你可以得到对应`gcd_array_generator.cpp`的可执行文件。
我们可以看到gcd_array_generator文件
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ ls
CMakeCache.txt gcd_array_generator libflex.a Makefile test_logging
CMakeFiles lexer libIR_lib.a parser tests
cmake_install.cmake libcminus_io.a libOP_lib.a src
cminusfc libcommon.a libsyntax.a test_ast
再使用./gcd_array_generator,输出的便是gcd_array_generator.ll
提交一：手动编写.ll
assing（20）
在tests/lab3/c_cases中查看assign.c文件
int main(){
int a[10];
a[0] = 10;
a[1] = a[0] * 2;
return a[1];
}
写出对应的assign_hand.ll文件，在附录中
验证输入
lli assign_hand.ll; echo $?
gcc -o assign assign.c
./assign; echo $?
输出
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/c_cases$ gcc -o assign assign.c
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/c_cases$ ./assign; echo $?
20
和：
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/stu_ll$ lli assign_hand.ll; echo $?
20
fun(220)
fun.c文件
int callee(int a){
return 2 * a;
}
int main(){
return callee(110);
}
写出对应的full_hand.h,在附录中
验证输入：
lli fun_hand.ll; echo $?
gcc -o fun fun.c
./fun; echo $?
输出：
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/c_cases$ gcc -o fun fun.c
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/c_cases$ ./fun; echo $?
220
和：
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/stu_ll$ lli fun_hand.ll; echo $?
220
if(233)
查看if.c文件
int main(){
float a = 5.555;
if(a > 1)
return 233;
return 0;
}
写出对应的if_hand.ll，在附录中
验证输入
lli if_hand.ll; echo $?
gcc -o if if.c
./if; echo $?
输出
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/c_cases$ gcc -o if if.c
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/c_cases$ ./if; echo $?
233
和
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/stu_ll$ lli if_hand.ll; echo $?
233
while(65)
查看while.c文件
int main(){
int a;
int i;
a = 10;
i = 0;
while(i < 10){
i = i + 1;
a = a + i;
}
return a;
}
写出对应while_hand.ll文件，在附录中
验证输出
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/stu_ll$ lli while_hand.ll; echo $?
65
和
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/c_cases$ gcc -o while while.c
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/tests/lab3/c_cases$ ./while; echo $?
65
提交2：利用LightIR+cpp编写生成.ll程序
根据gcd_array的例子来写。注意后续测试的时候需要在${WORKSPACE}/tests/lab3/CMakeLists.txt中去掉对应的注释，再在${WORKSPACE}/build/下执行cmake ..与make指令，即可得到对应的可执行文件。
编写四个.cpp文件，然后生成对应的可执行文件
![[Snipaste_2023-12-08_17-35-29.png]]
结果验证
assign
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ ./stu_assign_generator > assign.ll
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ lli assign.ll echo $?
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ lli assign.ll; echo $?
20
fill
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ ./stu_fun_generator > fun.ll
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ lli fun.ll;echo $?
220
if
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ ./stu_if_generator >if.ll
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ lli if.ll;echo $?
233
while
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ ./stu_while_generator > while.ll
sunny2004@sunny2004-VirtualBox:~/lab1/cminus_compiler-2023-fall/build$ lli while.ll;echo $?
65
问题1：cpp与.ll的对应
概述：请描述你的cpp代码片段和.ll的每个BasicBlock的对应关系。描述中请附上两者代码。
用命令./stu_assign_generator > assign.ll生成assign.ll文件中只有一个BasicBlock，在main函数中，名为entry，代码如下：
define i32 @main() {
label_entry:
%op0 = alloca i32
store i32 0, i32* %op0
%op1 = alloca [10 x i32]
%op2 = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* %op1, i32 0, i32 0
store i32 10, i32* %op2
%op3 = load i32, i32* %op2
%op4 = mul i32 %op3, 2
%op5 = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* %op1, i32 0, i32 1
store i32 %op4, i32* %op5
%op6 = load i32, i32* %op5
ret i32 %op6
}
对应的cpp
代码auto bb = BasicBlock::create(module, “entry”, mainFun);创建名为entry的基本块，并将其存到变量bb中（在打印输出时，名字实际为laebl_entry）
代码builder->set_insert_point(bb);用于进行SetInsertPoint设置，即将bb加入builder中。
而之后的代码，则是具体的基本块中的所需执行的语句。
// main函数->对应label_entry
auto mainFun = Function::create(FunctionType::get(Int32Type, {}), /* 创建 main 函数 */
"main", module);
auto bb = BasicBlock::create(module, "entry", mainFun); /* 创建基本块 */
// BasicBlock的名字在生成中无所谓,但是可以方便阅读
builder->set_insert_point(bb); /* 将基本块加入到builder中 */
auto retAlloca = builder->create_alloca(Int32Type); /* 创建返回默认量 */
builder->create_store(CONST_INT(0), retAlloca); /* 给默认量赋0，表示默认ret 0 */
auto *arrayType = ArrayType::get(Int32Type, 10); /* 申请10个int的内存空间，将地址指针存入arrayType中 */
auto aAlloca = builder->create_alloca(arrayType); /* 创建aAlloca数组，即a[10] */
auto a0 = builder->create_gep(aAlloca, {CONST_INT(0), CONST_INT(0)}); /* 用变量a0存指向a[0]的指针 */
builder->create_store(CONST_INT(10), a0); /* 将10存入a[0] */
auto tmp = builder->create_load(a0); /* 取出a[0]的值存入变量tmp */
auto mul = builder->create_imul(tmp, CONST_INT(2)); /* 将值乘以2存入变量mul中 */
auto a1 = builder->create_gep(aAlloca, {CONST_INT(0), CONST_INT(1)}); /* 用变量a1存指向a[1]的指针 */
builder->create_store(mul, a1); /* 将结果mul存入a[1]中 */
auto res = builder->create_load(a1); /* 取出a[1]中的值作为返回结果，存到变量res中 */
builder->create_ret(res); /* 创建返回，将res返回 */
std::cout << module->print();
delete module;
而在基本块之间的跳转时，用代码builder->create_br(whileBB);进行直接跳转到名为whileBB的基本块；
用代码builder->create_cond_br(icmp, trueBB, falseBB);进行按条件icmp跳转到trueBB基本块或是falseBB基本块。
问题2：Vistor Pattern
请指出visitor.cpp中，treeVisitor.visit(exprRoot)执行时，以下几个Node的遍历序列:numberA、numberB、exprC、exprD、exprE、numberF、exprRoot。
序列请按如下格式指明：
exprRoot->numberF->exprE->numberA->exprD
答：根据main函数，我们可以得出如下步骤：
1.创建了值为4的A节点和值为2的B节点
auto numberA = NumberNode(4);
auto numberB = NumberNode(2);
2.A作为左节点，B作为右节点，相乘得到exprC；B作为左节点，A作为右节点相除得到exprD
auto exprC = MulDivNode(numberA, numberB, "mul");
auto exprD = MulDivNode(numberB, numberA, "div");
3.exprC作为左节点，exprD作为右节点，相减得到exprE
auto exprE = AddSubNode(exprC, exprD, "sub");
4.创建值为4的F节点
auto numberF = NumberNode(5);
5.exprE作为左节点，F作为右节点，相加得到exprRoot
auto exprRoot = AddSubNode(exprE, numberF, "add");
综上，可以构建出如下的一棵树：
节点访问顺序如图所示，文字描述如下：
- 访问exprRoot时，由于为AddSubNode，先访问右子节点numberF，返回一个值，再访问左子节 点exprE；
- 访问exprE时，由于为AddSubNode，先访问右子节点exprD，再访问左子节点exprC；
- 访问exprD时，由于为MulDivNode，先访问左节点numberB，返回一个值，再访问右节点 numberA，返回一个值；
- 访问exprC时，由于为MulDivNode，先访问左节点numberA，返回一个值，再访问右节点 numberB，返回一个值； 总结：访问顺序为exprRoot->numberF->exprE->exprD->numberB->numberA->exprC- >numberA->numberB
问题3: getelementptr
请给出IR.md中提到的两种getelementptr用法的区别,并稍加解释:
%2 = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* %1, i32 0, i32 %0
%2 = getelementptr i32, i32* %1 i32 %0
答：GetElementPtr指令用于获取聚合数据结构的子元素的地址。它仅执行地址计算，不访问内存。是一条指针计算语句，本身并不进行任何数据的访问或修改，只进行指针的计算。
从结果的角度讲，两种getelementptr的用法的结果都是将一个i32*类型的，即一个i32内存的地址存入%2中。
第一种方法：数组在C中会分割指针，但在LLVM中，他只能确定数据类型的大小然后强制转换为指针，但不会分割他们。%1是基址，有两个索引0和%0，数组通过指针访问，所以需要两个索引
第一个用于分割指针(因为用的指针是[10 x i32]，但是我们返回的是一个i32的，所以需要分割)，
第二个用于索引数组本身（即偏移量）。
该方法适用的数组为int nums[] = {1, 2, 3};或者int a[10].
第二种方法：%1做为我们的基址地址，%0做为我们的索引（偏移量），并把计算出来的地址给%2。该方法适用的数组为int *nums = {1, 2, 3};
实际的用法中有着如下的区别：
1. 两种用法对于偏移值参数数量要求不同
对于 %2 = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* %1, i32 0, i32 %0 ，将内存按照10*i32 的大小，即40字节，进行划分，而每个10*i32大小的内存中又按照i32，即4字节，进行划分，分为10个i32大小。此时需要两个偏移类型及偏移值来获得所需地址。可以将整个内存看做一个二维数组，每一个 元素代表一个i32大小内存，每一行为10个i32。其中第一个偏移值代表行号，以题目中i320为例，首先地址应当偏移0*40=0个字节；第二个偏移值代表列号，以题目中i32 %0为例，地址应再偏移%0*4=0个字节。最终获得的地址偏移量为0*40+0%*40=0%*40。（偏移是针对所给索引开始的指针%1的） 对于 %2 = getelementptr i32, i32* %1， i32 %0 将内存按照i32的大小，即4字节进行划分。此时需要一个偏移类型及偏移值来获取所需地址。可以将整个内存看做一个一维数组，每一个元素代表一个i32大小内存。其中偏移值代表元素的序号，以题目中i32 %0为例，地址应当偏移%0*4字节，即取第 [%0]个i32所在的地址。
2. 两种用法对于索引开始的指针类型和计算基础类型要求不同
对于 %2 = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* %1, i32 0, i32 %0 ，要求传入的%1必须 为[10 x i32]* 类型；而对于 %2 = getelementptr i32, i32* %1， i32 %0 ，要求传入的%1必须为 i32*类型。
3. 两种用法的使用场景不同
对于 %2 = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* %1, i32 0, i32 %0 ，由于要求传入的%1 必须为[10 x i32]* 类型，则对于一个使用了上述方法的函数，该方法所针对的数组必须为一个在该函数 中长度特定且已知的数组，例如在本函数中申请的a[10]或者全局数组b[5]等，而函数形参中的u[]所传递 的数组由于长度未知，不能使用该方法。该方法兼容性较差，只能针对特定数组。对于 %2 = getelementptr i32, i32* %1， i32 %0 ，由于要求传入的%1必须为i32*类型，则对于一个使用了该方法的函数，该数组为一个在该函数中长度不确定的数组，例如：该数组为在其他函数中 申请的数组，然后作为本函数的形参例如u[]（不确定长数组）的实参传入本函数。一个函数为了尽可能处理不同长度的数组，故使用该方法，因为兼容性较好，能够针对不同长度的数组 二者的使用区别有点类似于C语言中对于静态数组和动态数组的处理，一个是长度固定，一个是长度可变。
实验难点
第一部分是根据C程序完成.ll文件，这一部分的难点主要在于对IR的理解，要读懂手册。因为有汇编的基础以及查找到的北航编译原理实验的资料、助教提供的详尽的代码注释，理解起来并不算 难，在getelementptr这块费了比较大劲，但靠不断查阅资料自我消化还是理解了用法。
最难的就是补充.cpp文件然后生成.ll再验证
对变量进行操作时，要先给变量分配位置，用store将值赋给这个位置，再把它load出来
写分支时要理清楚进入分支、分支、出分支几部分
实验反馈
通俗易懂，又不算特别懂，快速上手，又有一些难度，代码和注释都很详细，nice！
附录：编写文件
assign_hand.ll
在tests/lab3/c_cases中查看assign.c文件
int main(){
int a[10];
a[0] = 10;
a[1] = a[0] * 2;
return a[1];
}
;int main(){
define dso_local i32 @main() #0 {
;int a[10]
%1 = alloca [10 x i32] ;%1为a[10]的起始地址
;a[0] = 10;
%2 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %1, i64 0, i64 0 ;%2为a[0]
store i32 10, i32* %2 ;%2赋值为10，完成a[0]赋值
;a[1] = a[0] * 2;
%3 = load i32, i32* %2 ;%3加载%2的数据
%4 = mul nsw i32 %3, 2 ;%4赋值为%3的二倍
%5 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %1, i64 0, i64 1 ;%5存储a[1]
store i32 %4, i32* %5 ;把%4的值赋值给%5，完成a[1]赋值
;return a[1];
%6 = load i32, i32* %5 ;%6存储%5
ret i32 %6 ;返回%6
;}
}
full_hand.ll
fun.c文件
int callee(int a){
return 2 * a;
}
int main(){
return callee(110);
}
;int callee(int a){
define dso_local i32 @callee(i32 %0) #0 {
%2 = alloca i32 ;开辟空间 为什么不能%1？？？
store i32 %0, i32* %2 ;%2存储参数a
%3 = load i32, i32* %2 ;%3保存%2
;return 2 * a;
%4 = mul nsw i32 2, %3 ;%4存储二倍的%3
ret i32 %4 ;返回%4
;}
}
;int main(){
define dso_local i32 @main() #0 {
;return callee(110);
%1 = call i32 @callee(i32 110) ;%1存储callee()返回值 为什么不能%0？？？
ret i32 %1 ;返回%1
;}
}
if_hand.ll
查看if.c文件
int main(){
float a = 5.555;
if(a > 1)
return 233;
return 0;
}
;int main(){
define dso_local i32 @main() #0 {
;float a = 5.555;
%1 = alloca i32 ;开辟空间
%2 = alloca float ;开辟float空间
store float 0x40163851E0000000, float* %2 ;%2赋值为5.555
;if(a > 1)
%3 = load float, float* %2 ;把%2的数据加载到%3
%4 = fcmp ogt float %3, 1.000000e+00 ;%3和1比较
br i1 %4, label %5, label %6 ;4是则跳转到5，4否则跳转到6
;return 233;
5:
store i32 233, i32* %1 ;%1赋值为233
br label %7 ;跳转到7
;return 0;
6:
store i32 0, i32* %1 ;%1赋值为0
br label %7 ;跳转到7
7:
%8 = load i32, i32* %1 ;把%1的数据加载到%8
ret i32 %8 ;返回%8
;}
}
while_hand.ll
查看while.c文件
int main(){
int a;
int i;
a = 10;
i = 0;
while(i < 10){
i = i + 1;
a = a + i;
}
return a;
}
;int main(){
define dso_local i32 @main() #0 {
;int a;
%1 = alloca i32 ;开辟空间
;int i;
%2 = alloca i32 ;开辟空间
;a = 10;
store i32 10, i32* %1 ;%1赋值为10
;i = 0;
store i32 0, i32* %2 ;%2赋值为0
br label %3 ;跳转到3
;while(i < 10){
3:
%4 = load i32, i32* %2 ;把%2的值加载到%4
%5 = icmp slt i32 %4, 10 ;比较%4和10的大小
br i1 %5, label %6, label %11 ;5是则跳转到6，5否则跳转到11
;i = i + 1;
6:
%7 = add nsw i32 %4, 1 ;%7保存加一后的值
store i32 %7, i32* %2 ;存储回%2
;a = a + i;
%8 = load i32, i32* %1 ;a的数据加载到%8
%9 = load i32, i32* %2 ;i的数据加载到%9
%10 = add nsw i32 %8, %9 ;%10保存相加的数据
store i32 %10, i32* %1 ;存储回%1
br label %3 ;跳转到3
;}
;return a;
11:
%12 = load i32, i32* %1 ;a的数据加载到%12
ret i32 %12 ;返回%12
;}
}
assign的cpp文件
#include "BasicBlock.h"
#include "Constant.h"
#include "Function.h"
#include "IRBuilder.h"
#include "Module.h"
#include "Type.h"
#include
#include
#ifdef DEBUG // 用于调试信息,大家可以在编译过程中通过" -DDEBUG"来开启这一选项
#define DEBUG_OUTPUT std::cout << __LINE__ << std::endl; // 输出行号的简单示例
#else
#define DEBUG_OUTPUT
#endif
#define CONST_INT(num) \
ConstantInt::get(num, module)
#define CONST_FP(num) \
ConstantFP::get(num, module) // 得到常数值的表示,方便后面多次用到
int main()
{
auto module = new Module("Cminus code"); // module name是什么无关紧要
auto builder = new IRBuilder(nullptr, module);
Type *Int32Type = Type::get_int32_type(module);
auto mainFunTy = FunctionType::get(Int32Type, {}); // 通过返回值类型与参数类型列表得到函数类型
auto mainFun = Function::create(mainFunTy, "main", module); // 通过函数类型得到函数
auto bb = BasicBlock::create(module, "entry", mainFun);
builder->set_insert_point(bb); // 将当前插入指令点的位置设在bb
//int a[10];
auto *arrayType = ArrayType::get(Int32Type, 10); // 在内存中为数组分配空间,参数表示数组的元素类型和元素个数
auto aAlloca = builder->create_alloca(arrayType);
//a[0]=10;
auto a0GEP = builder->create_gep(aAlloca, {CONST_INT(0), CONST_INT(0)});// 获取a[0]地址
builder->create_store(CONST_INT(10), a0GEP); // a[0]=10
a0GEP = builder->create_gep(aAlloca, {CONST_INT(0), CONST_INT(0)}); // 更新a[0]
//a[1] = a[0] * 2;
auto a0Load = builder->create_load(a0GEP); // 加载a[0]
auto a0mul2 = builder->create_imul(a0Load, CONST_INT(2)); // a[0]*2
auto a1GEP = builder->create_gep(aAlloca, {CONST_INT(0), CONST_INT(1)});// 获取a[1]地址
builder->create_store(a0mul2, a1GEP); // 将a[0]*2存入a[1]
a1GEP = builder->create_gep(aAlloca, {CONST_INT(0), CONST_INT(1)}); // 更新a[1]
//return a[1];
auto a1Load = builder->create_load(a1GEP); // 加载a[1]
builder->create_ret(a1Load); // 返回a[1]
std::cout << module->print();
delete module;
return 0;
}
full的cpp文件
#include "BasicBlock.h"
#include "Constant.h"
#include "Function.h"
#include "IRBuilder.h"
#include "Module.h"
#include "Type.h"
#include
#include
#ifdef DEBUG // 用于调试信息,大家可以在编译过程中通过" -DDEBUG"来开启这一选项
#define DEBUG_OUTPUT std::cout << __LINE__ << std::endl; // 输出行号的简单示例
#else
#define DEBUG_OUTPUT
#endif
#define CONST_INT(num) \
ConstantInt::get(num, module)
#define CONST_FP(num) \
ConstantFP::get(num, module) // 得到常数值的表示,方便后面多次用到
int main()
{
auto module = new Module("Cminus code"); // module name是什么无关紧要
auto builder = new IRBuilder(nullptr, module); // 创建IRBuilder
Type *Int32Type = Type::get_int32_type(module);
// callee函数，创建函数
std::vector Ints(1, Int32Type); /* 函数参数类型的vector，内含1个int类型 */
auto calleeFunTy = FunctionType::get(Int32Type, Ints); /* 通过返回值类型与参数类型列表得到函数类型 */
auto calleeFun = Function::create(calleeFunTy, /* 由函数类型得到函数 */
"callee", module);
auto bb = BasicBlock::create(module, "fun", calleeFun); /* 创建基本块，命名为fun */
builder->set_insert_point(bb); /* 将基本块插入builder中 */
// 传参
auto aAlloca = builder->create_alloca(Int32Type); /* 在内存中分配参数a的位置 */
std::vector args; /* 获取callee函数的形参,通过Function中的iterator */
for (auto arg = calleeFun->arg_begin(); arg != calleeFun->arg_end(); arg++)
{
args.push_back(*arg); // * 号运算符是从迭代器中取出迭代器当前指向的元素
}
builder->create_store(args[0], aAlloca); /* 存储参数a */
// 具体执行
auto aLoad = builder->create_load(aAlloca); /* 将参数a存到变量aLoad中 */
auto res = builder->create_imul(aLoad, CONST_INT(2)); /* 将值乘以2存入变量res中 */
builder->create_ret(res); /* 创建返回，将res返回 */
// main函数
auto mainFun = Function::create(FunctionType::get(Int32Type, {}), /* 创建 main 函数 */
"main", module);
bb = BasicBlock::create(module, "main", mainFun); /* 创建基本块，命名为main */
builder->set_insert_point(bb); /* 将基本块加入到builder中 */
// 设置默认返回
auto retAlloca = builder->create_alloca(Int32Type); /* 创建返回默认量 */
builder->create_store(CONST_INT(0), retAlloca); /* 给默认量赋0，表示默认ret 0 */
// 具体执行
auto call = builder->create_call(calleeFun, {CONST_INT(110)}); /* 调用函数calleeFun，将结果存到变量call中 */
builder->create_ret(call); /* 返回结果值 */
std::cout << module->print();
delete module;
return 0;
}
if的cpp文件
#include "BasicBlock.h"
#include "Constant.h"
#include "Function.h"
#include "IRBuilder.h"
#include "Module.h"
#include "Type.h"
#include
#include
#ifdef DEBUG // 用于调试信息,大家可以在编译过程中通过" -DDEBUG"来开启这一选项
#define DEBUG_OUTPUT std::cout << __LINE__ << std::endl; // 输出行号的简单示例
#else
#define DEBUG_OUTPUT
#endif
#define CONST_INT(num) \
ConstantInt::get(num, module)
#define CONST_FP(num) \
ConstantFP::get(num, module) // 得到常数值的表示,方便后面多次用到
int main() {
auto module = new Module("Cminus code"); // module name是什么无关紧要
auto builder = new IRBuilder(nullptr, module); // 创建IRBuilder
Type* Int32Type = Type::get_int32_type(module);
// main函数
auto mainFun = Function::create(FunctionType::get(Int32Type, {}), /* 创建 main 函数 */
"main", module);
auto bb = BasicBlock::create(module, "main", mainFun); /* 创建基本块，命名为main */
builder->set_insert_point(bb); /* 将基本块加入到builder中 */
// 设置默认返回
auto retAlloca = builder->create_alloca(Int32Type); /* 创建返回默认量 */
builder->create_store(CONST_INT(0), retAlloca); /* 给默认量赋0，表示默认ret 0 */
// 具体执行
Type* FloatType = Type::get_float_type(module); /* 获取单个float类型的指针 */
auto aAlloca = builder->create_alloca(FloatType); /* 根据float类型的指针，申请一个float变量空间 */
builder->create_store(CONST_FP(5.555), aAlloca); /* 将值5.555存入该变量空间 */
auto a = builder->create_load(aAlloca); /* 取出该变量空间内的值，即a的值 */
auto fcmp = builder->create_fcmp_gt(a, CONST_FP(1.00)); /* 将其和1.00进行比较，返回结果存到fcmp中 */
auto trueBB = BasicBlock::create(module, "trueBB", mainFun);/* 符合if条件的分支 */
auto falseBB = BasicBlock::create(module, "falseBB", mainFun); /* 不符合if条件的分支 */
builder->create_cond_br(fcmp, trueBB, falseBB); /* 根据fcmp创建跳转语句 */
builder->set_insert_point(trueBB); // if true; 分支的开始需要SetInsertPoint设置
builder->create_ret(CONST_INT(233)); /* 创建返回，将值233返回 */
builder->set_insert_point(falseBB); // if false; 分支的开始需要SetInsertPoint设置
builder->create_ret(CONST_INT(0)); /* 创建返回，将值0返回 */
std::cout << module->print();
delete module;
return 0;
}
while的cpp文件
#include "BasicBlock.h"
#include "Constant.h"
#include "Function.h"
#include "IRBuilder.h"
#include "Module.h"
#include "Type.h"
#include
#include
#ifdef DEBUG // 用于调试信息,大家可以在编译过程中通过" -DDEBUG"来开启这一选项
#define DEBUG_OUTPUT std::cout << __LINE__ << std::endl; // 输出行号的简单示例
#else
#define DEBUG_OUTPUT
#endif
#define CONST_INT(num) \
ConstantInt::get(num, module)
#define CONST_FP(num) \
ConstantFP::get(num, module) // 得到常数值的表示,方便后面多次用到
int main() {
auto module = new Module("Cminus code"); // module name是什么无关紧要
auto builder = new IRBuilder(nullptr, module); // 创建IRBuilder
Type* Int32Type = Type::get_int32_type(module);
// main函数
auto mainFun = Function::create(FunctionType::get(Int32Type, {}), /* 创建 main 函数 */
"main", module);
auto bb = BasicBlock::create(module, "main", mainFun); /* 创建基本块，命名为main */
builder->set_insert_point(bb); /* 将基本块加入到builder中 */
// 设置默认返回
auto retAlloca = builder->create_alloca(Int32Type); /* 创建返回默认量 */
builder->create_store(CONST_INT(0), retAlloca); /* 给默认量赋0，表示默认ret 0 */
// 创建基本块
auto whileBB = BasicBlock::create(module, "whileBB", mainFun); /* 进行while判断的基本块 */
auto trueBB = BasicBlock::create(module, "trueBB", mainFun); /* 符合判断条件的基本块分支 */
auto falseBB = BasicBlock::create(module, "falseBB", mainFun); /* 不符合判断条件的基本块分支 */
// 具体执行
auto aAlloca = builder->create_alloca(Int32Type); /* 申请存a的空间，将地址赋值给指针aAlloca */
auto iAlloca = builder->create_alloca(Int32Type); /* 申请存i的空间，将地址赋值给指针iAlloca */
builder->create_store(CONST_INT(10), aAlloca); /* 将值10存入a的空间 */
builder->create_store(CONST_INT(0), iAlloca); /* 将值0存入i的空间 */
builder->create_br(whileBB); /* 跳转到while循环条件判断，判断是否进入循环 */
builder->set_insert_point(whileBB); /* while条件判断，设置SetInsertPoint */
auto i = builder->create_load(iAlloca); /* 取出i */
auto icmp = builder->create_icmp_lt(i, CONST_INT(10)); /* 判断i是否小于10，并将判断结果存到icmp中 */
builder->create_cond_br(icmp, trueBB, falseBB); /* 根据icmp创建跳转语句 */
builder->set_insert_point(trueBB); // if true; 分支的开始需要SetInsertPoint设置
i = builder->create_load(iAlloca); /* 取出i */
auto tmp = builder->create_iadd(i, CONST_INT(1)); /* 将i加1，存到暂存变量tmp中，tmp=i+1 */
builder->create_store(tmp, iAlloca); /* 将tmp的值存到i中，i=tmp*/
auto a = builder->create_load(aAlloca); /* 取出a */
i = builder->create_load(iAlloca); /* 取出i */
tmp = builder->create_iadd(a, i); /* 将a加i的值存到tmp中，tmp=i+a */
builder->create_store(tmp, aAlloca); /* 将tmp存到a中，a=tmp */
builder->create_br(whileBB); /* 跳转到while循环条件判断，判断是否继续循环 */
builder->set_insert_point(falseBB); // if false; 分支的开始需要SetInsertPoint设置
auto res = builder->create_load(aAlloca); /* 取出a的值，存到res中，res=a */
builder->create_ret(res); /* 将res返回，即return res */
std::cout << module->print();
delete module;
return 0;
}