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XSharp开发思路-Mutable Variable的LLVM IR生成

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为什么需要 Mutable Variable?

由于 LLVM 内部优化等原因，LLVM IR 中的寄存器必须遵循SSA原则，即每个寄存器在 SSA 中仅被赋值一次。

但由于 XSharp 需要支持同个变量的多次引用，我们不能直接使用寄存器作为变量的存储单元。

幸运的是，LLVM 并不强制要求栈上的变量保持SSA，所以我们可以考虑将所有变量存放在栈上，

然后再通过 LLVM 提供的 Mem2Reg 工具或者 Pass 进行栈上内存的数据流分析，尽可能地将栈上的变量转换至寄存器上。

原文档在此:LLVM Mutable Variable

而针对 XSharp,我们可以写出如下代码

首先，LLVM 通过AllocaInst分配栈上的变量

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VariableDeclarationNode* varNode = get();
TypeNode* typenode = varNode->type();

auto xsharpType = varNode->type();
auto llvmValue =
builder.CreateAlloca(
    llvmTypeFor(xsharpType, context), nullptr,
    varNode->name().toStdString());

同时，也可以把函数的参数存在栈上，以下复制自 LLVM Tutorial

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Function *FunctionAST::codegen() {
  ...
  Builder->SetInsertPoint(BB);

  // Record the function arguments in the NamedValues map.
  NamedValues.clear();
  for (auto &Arg : TheFunction->args()) {
    // Create an alloca for this variable.
    AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, Arg.getName());

    // Store the initial value into the alloca.
    Builder->CreateStore(&Arg, Alloca);

    // Add arguments to variable symbol table.
    NamedValues[std::string(Arg.getName())] = Alloca;
  }

  if (Value *RetVal = Body->codegen()) {
    ...

并用PromoteMemoryToRegisterPass实现 Mem2Reg 的优化

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// Promote allocas to registers.
functionPassManager->add(createPromoteMemoryToRegisterPass());

LLVM 也对性能等问题做了解释 content