Clang类结构模仿重构

最新推荐文章于 2025-01-12 09:33:58 发布

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#算法

本文分析了Clang类结构模仿重构，包括Decl和Stmt类的层级关系，以及LLVM IR的生成策略。在Decl类中，重点讨论了NamedDecl、ValueDecl和DeclaratorDecl。在Stmt类中，主要关注BinaryOperator、CallExpr、DeclRefExpr等。文中还对LLVM IR的Instructions、声明与控制流部分、表达式部分的耦合性进行了测试，提出简化后的类结构以适应AST构建和IR生成。

通过上面的讨论，形成了以下类：

VarDecl
ParmVarDecl
FunctionDecl

BreakStmt
CompoundStmt
ContinueStmt
IfStmt
ReturnStmt
WhileStmt
DeclStmt
BinaryOperator
CallExpr
DeclRefExpr
ParenExpr
UnaryOperator
OpaqueValueExpr

IntegerLiteral
StringLiteral

接下来需要分别讨论之间的关系以及 llvm ir 的生成策略

一、类间关系

1、顶层类：Decl

Decl 类包含了所有表征定义的类，自顶向下顺序来说：

NamedDecl：表征声明是有名变量，有一些变量的声明可以不需要声明名字，这是 C++ 中的某些特性。在我们的实验中不需要考虑。
ValueDecl：Represent the declaration of a variable (in which case it is an lvalue) a function (in which case it is a function designator) or an enum。简单来说，是含有实际内容的定义，包括变量、函数的定义，这也是本次实验的限定，所以不需要考虑。
DeclaratorDecl：待定，反正没啥用

我们所需要的声明（无论是之后的数组还是函数）DeclaratorDecl层已经够了，即保留一个顶层即可（直接就是Decl）。

2、顶层类：Stmt

Stmt 是最基本的结构，表征一个语句，一般带有分号。我们涉及的 Stmt 如下图所示：

在Expr上层其实还存在一个ValueStmt，但上述一样可以省略。上文讨论到的用于类型转换类的CastExpr，此处并没用到。其中DeclStmt的实质内容，是Decl。

下面综述一下 Expr 各部分的含义：

BinaryOperator：二元运算符，包含 =
CallExpr：函数调用，如printf，getint等
DeclRefExpr：变量的引用，如 b = a*2，则 a 就是DeclRefExpr类。
ParenExpr：带括号的表达式
UnaryOperator：一元运算符表达式

3、重构前后信息量

按照SysY文法，构建等价语法结构如上图所示，既然能够构建得出，说明此种分类方式的表现力足够，因此可以用这些类搭建AST。

二、LLVM生成策略

总的来说，对于上面重构的AST形式，我期望的生成方式是在各类内通过统一的方法进行 IR 生成。对此我们需分析上述各个类的 IR 耦合度是否支持我们这样做。当然，在此之前，必须对LLVM IR 的语法进行简单陈述。

1、LLVM IR

Instructions

opcode：add，sub
operands
one or zero result values
Explicitly typed

Instruction classes

Arithmetic instructions
```
%sum = add i32 %a, 10
```
Compare Instructions
```
%cond = icmp eq i32 %sum, 99
```
Control Flow instructions (terminator instructions)
```
br i1 %cond, label %bb1, label %bb2
ret i32 %sum
```
Call instructions
```
call void @use(i32 %sum)
```

Load / Store

%a = load i32, i32* %ptr
store i32 10, i32* %ptr

2、LLVM IR耦合性测试（声明与控制流部分

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