LLVM IR 嵌套 phi 指令

Question

我正在研究我自己的编程语言。我目前正在 LLVM IR 中生成代码。我有一个关于带有 phi 的嵌套 If 语句的问题。所以让我们说我的语言中有这个：

  if n < 0 then
        print("n < 0")
    else
        if 100 < n then
            print("100")
        else
            print("\n")

我在 llvm ir 中生成了这个：

; If
; ObjectIdentifier
%15 = load %struct.Main*, %struct.Main** %2
%16 = getelementptr inbounds %struct.Main, %struct.Main* %15, i32 0, i32 1
%17 = load i32, i32* %16

; VarValue
%18 = alloca i32
store i32 0, i32* %18
%19 = load i32, i32* %18

; Lower
%20 = icmp slt i32 %17, %19

br i1 %20, label %condIf1, label %condElse1 

condIf1:
    ; Call Method
    %21 = load %struct.Main*, %struct.Main** %2
    %22 = getelementptr inbounds %struct.Main, %struct.Main* %21, i32 0, i32 0
    ; Arguments
    ; VarValue
    %23 = alloca [6 x i8]
    store [6 x i8] c"n < 0\00", [6 x i8]* %23
    %24 = bitcast [6 x i8]* %23 to i8*

    %25 = call %struct.IO* @IO_print(%struct.IO* %22, i8* %24)

    br label %condEnd1

condElse1:
    ; If
    ; VarValue
    %26 = alloca i32
    store i32 100, i32* %26
    %27 = load i32, i32* %26

    ; ObjectIdentifier
    %28 = load %struct.Main*, %struct.Main** %2
    %29 = getelementptr inbounds %struct.Main, %struct.Main* %28, i32 0, i32 1
    %30 = load i32, i32* %29

    ; Lower
    %31 = icmp slt i32 %27, %30

    br i1 %31, label %condIf2, label %condElse2     

    condIf2:
        ; Call Method
        %32 = load %struct.Main*, %struct.Main** %2
        %33 = getelementptr inbounds %struct.Main, %struct.Main* %32, i32 0, i32 0
        ; Arguments
        ; VarValue
        %34 = alloca [8 x i8]
        store [8 x i8] c"n > 100\00", [8 x i8]* %34
        %35 = bitcast [8 x i8]* %34 to i8*

        %36 = call %struct.IO* @IO_print(%struct.IO* %33, i8* %35)

        br label %condEnd2

    condElse2:
        ; Call Method
        %37 = load %struct.Main*, %struct.Main** %2
        %38 = getelementptr inbounds %struct.Main, %struct.Main* %37, i32 0, i32 0
        ; Arguments
        ; VarValue
        %39 = alloca [2 x i8]
        store [2 x i8] c"\0a\00", [2 x i8]* %39
        %40 = bitcast [2 x i8]* %39 to i8*

        %41 = call %struct.IO* @IO_print(%struct.IO* %38, i8* %40)

        br label %condEnd2

    condEnd2:
        %42 = phi %struct.IO* [%36, %condIf2], [%41, %condElse2]

    br label %condEnd1

condEnd1:
    %43 = phi %struct.IO* [%25, %condIf1], [%43, %condElse1]

一切都已编译，但我收到了这些错误：

 PHI node entries do not match predecessors!
 %43 = phi %struct.IO* [ %25, %condIf1 ], [ %42, %condElse1 ]
 label %condElse1
 label %condEnd2 
 Instruction does not dominate all uses!
 %42 = phi %struct.IO* [ %36, %condIf2 ], [ %41, %condElse2 ]
 %43 = phi %struct.IO* [ %25, %condIf1 ], [ %42, %condElse1 ]

我无法弄清楚 phi 到底是什么问题。你有什么关于如何解决这个问题的提示或使用其他东西然后 phi 吗？谢谢 ！

Answer 1

condEnd1:
    %43 = phi %struct.IO* [%25, %condIf1], [%test, %condElse1]

condEnd1（即跳转到 的块condEnd1）的前辈是condIf1and condEnd2， not condElse1（这就是错误消息告诉你的）。phi 节点应该列出该块的所有前任块，而不是其他块，因为它说“如果你从 block 跳转到这里foo，请使用 value bar”并且只有当foo一个块可以实际跳转到 phi 节点所在的块时才有意义.

进一步%test在块中不可用%condElse1（%condElse1不包含 的定义%test，也不包含所有控制流路径%condElse1通过该块的定义），因此如果%condElse1是前身，则不允许您%test在跳转时取值从那里。

这两个都可以通过替换phi 中的%condElse1with来修复%condEnd2。%condEnd2实际上是 的前身，condEnd1它包含 的定义%test。

至于使用 phi 节点的替代方案：

表示局部变量的一种常用方法是alloca在函数开始时使用为每个变量分配堆栈空间，然后在需要该值时从该内存中写入和读取。这样，每个变量都有一个寄存器来存储变量的地址，该地址将在函数的第一个块中定义，从而支配整个函数，然后，每次使用变量时，临时寄存器都不会“ t 比当前块长。所以不需要phi节点。

在从未使用变量地址的情况下，LLVM 的 mem2reg 阶段会使用寄存器和 phi 节点将其重写为版本，因此您将获得相同的可优化性和性能，但不必自己将所有内容转换为 SSA 形式。