compiler-dev

单一职责: 编译器中后端技术 - 符号表、类型系统、IR、CFG、SSA、优化

1. 符号表与类型系统 (EP6-EP10)

• 位置: ep20/src/main/java/org/teachfx/antlr4/ep20/symtab/
• 作用域: scope/GlobalScope, scope/LocalScope
• 符号: symbol/VariableSymbol, symbol/MethodSymbol
• 类型: type/Type, type/BuiltInType, type/StructType

2. 中间表示 (EP11-EP17)

• 位置: ep20/src/main/java/org/teachfx/antlr4/ep20/ir/
• 表达式: ir/expr/ (BinExpr, UnaryExpr, ConstVal)
• 语句: ir/stmt/ (Assign, Jump, ConditionalJump)
• 构建器: CymbolIRBuilder.java

3. 控制流图 (EP16-EP17)

• 位置: ep20/src/main/java/org/teachfx/antlr4/ep20/pass/cfg/
• 核心: ControlFlowAnalysis.java, CFG.java
• 基本块: BasicBlock

4. SSA与优化 (EP21)

• 位置: ep21/src/main/java/org/teachfx/antlr4/ep21/
• SSA: analysis/ssa/SSAGraph.java
• 数据流: analysis/dataflow/ (LiveVariableAnalysis, ReachingDefinitions)
• 优化: pass/cfg/ (ConstantFolding, CSE, DCE)

→ ep-navigator (识别EP范围)

→ antlr4-dev (AST → IR转换)

← vm-dev (IR → 字节码)

实现新的优化Pass

```bash

# 1. 创建优化器 (实现IFlowOptimizer)

vim ep21/src/main/java/.../pass/cfg/NewOptimizer.java

# 2. 标准模板

public class NewOptimizer implements IFlowOptimizer {

@Override

public void onHandle(CFG cfg) {

// 遍历基本块

for (BasicBlock block : cfg) {

// 优化逻辑

}

}

}

# 3. 创建测试

vim ep21/src/test/java/.../pass/cfg/NewOptimizerTest.java

# 4. 运行测试

mvn test -pl ep21 -Dtest="NewOptimizer"

```

SSA转换流程

```bash

# 1. 构建支配树

cfg.computeDominanceFrontier();

# 2. 插入Φ函数

ssa.insertPhiFunctions();

# 3. 变量重命名

ssa.renameVariables();

# 4. 验证

mvn test -pl ep21 -Dtest="*SSATest"

```

```java

// 标准数据流分析框架

public class MyDataFlowAnalysis extends AbstractDataFlowAnalysis, Set> {

@Override

public Set getBoundaryCondition() {

return new HashSet<>(); // 初始状态

}

@Override

public Set getInitialFlow() {

return new HashSet<>(); // 默认状态

}

@Override

public Set merge(List> inputs) {

Set result = new HashSet<>();

for (Set input : inputs) {

result.addAll(input); // 合并操作

}

return result;

}

@Override

public Set flowFunction(BasicBlock block, Set input) {

Set output = new HashSet<>(input);

// 传递函数: 根据block内容修改output

return output;

}

}

```

```bash

# 编译器后端

mvn compile -pl ep20 # 编译EP20

mvn compile -pl ep21 # 编译EP21

# 测试

mvn test -pl ep20 -Dtest="IR" # 测试IR生成

mvn test -pl ep20 -Dtest="CFG" # 测试CFG

mvn test -pl ep21 -Dtest="SSA" # 测试SSA

mvn test -pl ep21 -Dtest="Optimizer" # 测试优化

# 覆盖率

mvn jacoco:report -pl ep21

open ep21/target/site/jacoco/index.html

```

| 类型 | 类名 | 字段 | 用途 |

|------|------|------|------|

| 常量 | ConstVal | val: T | 字面量 |

| 变量 | VarSlot | name: String | 变量引用 |

| 二元运算 | BinExpr | lhs, rhs: VarSlot, op: BinaryOpType | a + b |

| 一元运算 | UnaryExpr | expr: VarSlot, op: UnaryOpType | -a |

| 赋值 | Assign | lhs: VarSlot, rhs: Operand | x = y |

| 标签 | Label | name: String, bb: BasicBlock | 基本块标签 |

| 跳转 | Jump | target: BasicBlock | goto L |

| 条件跳转 | CondJump | cond: VarSlot, true/false: BasicBlock | if (cond) |

| 问题 | 原因 | 解决方案 |

|------|------|----------|

| IR类型不匹配 | Assign.rhs是Operand不是Expr | 使用ConstVal或VarSlot |

| CFG边方向错误 | getSucceed(id)返回Set | 遍历ID再查BasicBlock |

| SSA重命名失败 | 未计算支配边界 | 先调用computeDominanceFrontier() |

| 优化Pass未生效 | 未注册到优化管道 | 添加到OptimizerPipeline |

---

版本: v1.0 | 垂直职责: 编译器后端 | 2025-12-23