TODO.md

Compiler TODO List

🚧

对于 3.1

• 基本 AST 结构设计完成
• Bison 语法规则完成（一元表达式）
• Flex 词法分析完成
• 基本 IR 类框架搭建
• IR 生成器实现 (unaryEXP的visit(重点))
• IR 输出格式实现
• RISC-V 代码生成

对于 3.2

• ast
• bison
• IR Generator
• Koopa IR output
• To_RiscV

对于 3.3

• ast
• bison
• IR Generator
• Koopa IR output
• To_RiscV

对于 4.1

• ast
• bison
• 符号表
• IR Generator (关于 常量的生成， 新的IR value的定义 ...)
• Koopa IR output
• To_RiscV

孩子们，这上面两个好像不用做。

关于 多个 block 和 多个 function 的可能情况，现在还没有做出处理，暂时mark一下。

对于 4.2

• ast
• bison
• 符号表
• ir generator (关于 常量的生成， 新的ir value的定义 ...)
• koopa ir output
• to_riscv

对于 5.1

• ast
• bison (new stmt)
• 符号表
• ir generator

✅

对于 6.1

• ast
• bison (new stmt)
• 符号表
• ir generator
• koopa ir output
• to_riscv

对于 6.2

做过了

对于 7.1

• ast
• bison (new stmt)
• ir generator

仿照 if 去做即可

对于 7.2

• ast
• bison (new stmt)
• 符号表
• ir generator

对于 8.1

• ast
• bison
• 符号表
• ir generator
• koopa ir output
• to_riscv

对于 9.1

为了实现数组相关的 IR 生成及最终的 RISC-V 代码生成，你需要按照以下步骤进行修改和扩展。这是一个涉及前端 AST 解析、中间代码结构定义、IR 生成逻辑以及后端汇编生成的完整流程。

以下是你需要做的事情清单：

1. 修改 IR 数据结构定义 (Ir.h)

你需要定义新的 IR 指令类来表示数组操作。

• 新增 GetElemPtrIRValue 类：

  • 用于表示 getelemptr 指令。
  • 成员：
    • result_name: 结果保存的临时变量名（如 %0）。
    • src: 源指针变量名（如 @arr 或 %arr_ptr）。
    • index: 索引值（可以是 IntegerIRValue 或 TemporaryIRValue）。
  • 功能：计算 src + index * element_size 的地址。

• 扩展 AllocIRValue 类：

  • 目前的 alloc 只支持标量。需要修改它以支持数组类型字符串，例如 [i32, 5]。
  • 或者添加一个 size 成员来表示数组大小。

• 扩展 GlobalAllocIRValue 类：

  • 目前的全局变量初始化只支持单个 IntegerIRValue。
  • 需要支持 聚合类型（Aggregate） 初始化，即一个 std::vector<int> 或类似的结构，用于存储 {10, 20, 0, ...} 这样的初始化列表。

2. 扩展符号表 (symbol.h)

• 记录数组维度：
  • 修改 Symbol 类，增加一个成员（如 std::vector<int> dims）来存储数组的维度信息。
  • 如果是标量，dims 为空；如果是 int a[2][3]，dims 为 {2, 3}。
• 辅助函数：
  • 可能需要 helper 函数来计算数组的总大小（元素个数）。

3. 实现 IR 生成逻辑 (Ir_generator.cpp)

这是工作量最大的部分。

• 处理数组声明 (visitVarDef / visitConstDef)：

  • 全局数组：
    • 解析 InitValAST（初始化列表）。
    • 将嵌套的初始化列表（如 {{1, 2}, {3, 4}}）扁平化 为一维列表。
    • 处理 零填充：如果初始化列表长度小于数组总大小，剩余部分补 0。
    • 生成带有完整初始化数据的 GlobalAllocIRValue。
  • 局部数组：
    • 生成 alloc 指令，类型为数组类型（如 [i32, 10]）。
    • 解析初始化列表（同样需要扁平化）。
    • 生成初始化代码：
      • 遍历扁平化后的初始化列表。
      • 对于每个非零元素：
        1. 生成 GetElemPtrIRValue 指令，计算该元素地址（%ptr = getelemptr @arr, index）。
        2. 生成 StoreIRValue 指令，将值存入该地址（store val, %ptr）。
      • 对于未显式初始化的部分（如果 Koopa IR 要求显式初始化，或者为了安全），生成 store 0。通常局部变量未初始化是未定义的，但如果有初始化列表，未提及的部分必须为 0。

• 处理数组访问 (visitLVal)：

  • 在 visitLVal 中，如果检测到 LValAST 带有索引（indices 不为空）：
    • 需要生成 getelemptr 指令。
    • 多维数组处理：
      • Koopa IR 的 getelemptr 对多维数组的处理通常是逐层降维，或者你可以手动计算线性偏移量（offset = i * M + j），然后做一次 getelemptr（视 Koopa 规范和你定义的类型而定，通常逐层 getelemptr 更符合 IR 语义）。
      • 对于一维数组 a[i]，生成 %ptr = getelemptr @a, %i。
  • 左值 vs 右值：
    • 如果 LVal 是赋值语句的左边（StmtAST::LVALEXP），你需要的是 getelemptr 算出来的 地址。
    • 如果 LVal 是表达式的一部分（PrimaryExpAST::LVAL），你需要先算出地址，然后生成 load 指令取出 值。

4. 实现 RISC-V 代码生成 (Ir.cpp)

• 栈空间分配：

  • 在 To_RiscV 的第一遍扫描中，遇到数组类型的 AllocIRValue，需要分配 size * 4 字节的栈空间，而不仅仅是 4 字节。

• 实现 GetElemPtrIRValue::To_RiscV：

  • 逻辑：目标地址 = 基地址 + 索引 * 4。
  • 基地址获取：
    • 如果是全局数组（@ 开头）：使用 la t0, arr_name 加载地址。
    • 如果是局部数组（栈上）：计算其相对于 sp 的偏移，使用 addi t0, sp, offset 获取地址。
    • 如果是指针变量（函数参数传数组）：lw t0, offset(sp) 加载指针值。
  • 索引计算：
    • 如果是立即数：直接 addi 或 li。
    • 如果是变量：lw 到寄存器，然后 slli (左移 2 位，相当于乘 4)，最后 add 到基地址上。
  • 结果保存：将计算出的地址保存到目标寄存器或栈上的临时变量位置。

• 实现 GlobalAllocIRValue::To_RiscV (数组版)：

  • 生成 .data 段。
  • 使用 .word val1, val2, ... 依次输出初始化列表的值。
  • 如果全是 0，使用 .zero size_in_bytes。

总结

你需要按照 IR 定义 -> 符号表 -> IR 生成 -> 汇编生成 的顺序，依次打通数组的声明、初始化和访问流程。重点在于正确处理 初始化列表的扁平化与补零 以及 getelemptr 地址计算。