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

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  • [[#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）]]
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    • [[#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。
在这里插入图片描述

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：
在这里插入图片描述

节点访问顺序如图所示，文字描述如下：

  1. 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；
  2. 访问exprE时，由于为AddSubNode，先访问右子节点exprD，再访问左子节点exprC；
  3. 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；
  4. 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 <iostream>
#include <memory>

#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 <iostream>
#include <memory>

#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<Type *> 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<Value *> 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 <iostream>
#include <memory>

#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 <iostream>
#include <memory>

#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;
}

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