# 寄存器码（V2） compiler 模块的代码生成。输入：`Project` + `Unit`（AST）+ `LinkResult`；输出：`.stb` 映像字节（`std::vector`）。全工程定案见 [`初步计划.md`](../初步计划.md) 12.8，指令/映像布局见 [`指令与映像.md`](../isa/指令与映像.md)，槽表/值段格式见 [`stb文件格式.md`](../isa/stb文件格式.md)。 ## 做 / 不做 **做** - 寄存器分配：局部/变量固定寄存器，表达式临时值往后编号，`nregs` 写进函数头 - 跳转先留洞、后回填（字节单位，相对下一条）；`AND` / `OR` **必须编成跳转**（短路），禁止两边都算 - 常量表（`LOADK`，8B 原始值无 tag，按 func 解释）、全局/实例槽（`LOAD` / `STORE` / `LOAD_OFF` / `STORE_OFF`） - `CALL fn_id` 有界帧；用户 FB 调用**内联展开**；内建 `CAL fb_id, 实例槽` - 拼装映像：V2 头 128B / 函数表 / 常量表 / 字节码 / 槽表 / 值段 + SHA-256 尾部 - `max_stack`：MAIN + FUNCTION 调用图 DAG 最坏路径 Σ(12 + nregs×8)；递归 = 编译期报错 **不做（第一版）** - 图染色、SSA、生命周期分析、优化、异常表、闭包 - 函数指针、间接跳转、动态实例 ## 存储布局（V2 定案） | 数据 | 放哪 | 说明 | |---|---|---| | PROGRAM / FUNCTION 标量变量与临时 | **寄存器**（函数帧） | 每周期帧保留由 VM 负责（12.9） | | 全局（含 I/Q/M）与 FB 实例 | **值区**（紧凑变宽，1/2/4/8 对齐） | 槽表条目（8B：addr:u32 + 预留）指到值区偏移；状态跨周期持久 | - **槽表两级**：指令操作数 = **槽号**（u32）→ 槽表条目 → 值区字节偏移；`slot_addr(slot)` 由 VM/Image 提供 - 全局按 GVL 声明序编槽；**FB 实例 = 1 个槽表条目**，字段在实例基址上按偏移访问（字段偏移编译期按 1/2/4/8 对齐计算，字段类型 = machine.toml `[[fb]]` 表） - 字段访问 `fb.Q`：`LOAD_OFF rd, <实例槽>, <偏移>` / `STORE_OFF <实例槽>, <偏移>, rs`（16B SLOT+off 指令）；I/Q/M 同普通槽（`LOAD` / `STORE`） - 函数帧寄存器：`FUNCTION` 结果固定 **r0**，`VAR_INPUT` 从 r1 起按声明序，`VAR` 续后；PROGRAM / FB 变量从 r0 起按声明序 ### 调用约定（v1 冻结，VM 12.9 按此实现） | 项 | 约定 | |---|---| | 结果寄存器 | **r0**（FUNCTION 结果写入处） | | 参数寄存器 | **r1..r7**（最多 7 个输入，按声明序） | | 变量 / 临时 | **全部从 r8 起**（调用约定区不受覆盖） | | `CALL` | VM 复制当前帧 **r0..r7 → 新帧 r0..r7**（全宽） | | `RET` | VM 复制当前帧 **r0..r7 → 调用方帧 r0..r7**（r0=结果，r1..r7 原样返回） | | 函数输入 | 函数体内**只读**（写输入 → codegen error） | - 调用点：实参求值到 r8+ 临时 → `MOVE r(1+i), t` → `CALL fn_id` → `MOVE rd, r0` - 所有 POU 的变量/临时统一 r8 起，故 r1..r7 在调用点可安全覆盖 ## 寄存器分配 - 局部变量固定占用前段（0..k-1） - 表达式临时从 k 起，**语句内递增、语句结束复用基址**（不分析生命周期） - `nregs` = 全函数临时峰值 + 1 ## 表达式与语句的指令模式 ```text 字面量 LOADK rd, const_id （func = 语言类型；REAL/LREAL 位模式按目标类型装载）变量读 LOAD rd, slot （帧内直接 MOVE）字段读 LOAD_OFF rd, <实例槽>, <偏移> 函数调用 <实参求值 → 参数寄存器> CALL fn_id MOVE rd, r0 NOT NOT rd, t AND/OR 短路（必须跳转）： JF(AND)/JT(OR) rd, L_end MOVE rd, t L_end: 比较 CMP_xx rd, t1, t2 算术 ADD/SUB/MUL/DIV rd, t1, t2 负号 NEG rd, t IF JF t, L_else JMP L_end L_else: (ELSIF 逐级) JF t, L_next ... L_end: WHILE L_loop: JF t, L_end JMP L_loop L_end: FB 调用（用户，内联展开）： <每个实参求值 → 临时> STORE_OFF <实例槽>, <字段偏移>, 临时 <内联体：LOAD_OFF 读输入字段、算输出、STORE_OFF 写输出字段> 内建实参同左 → CAL , <实例槽> ``` - 常量统一进常量表（8B 原始值，位模式去重；BOOL / 整数 / 时间 / 浮点 / 日期），`const_id` = 首次出现序；`LOADK` 按 func 解释位模式 - 指令 func 位段 = 语言类型对应（`func_of_name`：宽度 × 符号 + F32/F64） ## 用户 FB 调用内联（v1 定案） FB 体共享会与「绝对字段地址」冲突（不同实例基址不同），v1 选择**调用点内联展开**： - 调用点：实参写入该实例字段 → 内联该 FB 的函数体（字段地址按本实例基址算死）→ 字段读取自然可用 - 代价：字节码随调用点数膨胀；v1 规模可接受；以后可升级为「基址寄存器寻址」指令 - FB 无递归、无动态实例，内联安全 ## 映像拼装（V2） ```text 头 128B：magic / version=2 / model=STATOR2 / cycle_limit / dt_ms / 工程哈希 / entry_fn_id / n_globals / n_consts / n_funcs / 各段偏移 / n_slots / values_size / meta / max_stack 函数表：收集序 fn_id → { nregs, code_offset(相对字节码段), code_len } 常量表：const_id → { value:u64 }（无 tag）字节码：各函数指令连续槽表：每条目 8B（addr:u32 + 预留:u32）值段：全局 + FB 实例紧凑变宽尾部：SHA-256（覆盖头部到值段末尾） ``` - 用 `isa` 的 `enc_*` 编码指令（变长 4/8/16/32B，前缀分区） - 工程哈希用 12.3 的 `compute_project_hash`（FNV-1a 64） - `--dump-map` 可打印变量/槽映射（对照源码 ↔ 反汇编） ## 错误稳定前缀 `codegen error`： ```text codegen error: register overflow (>256) in function 'f' codegen error: constant table overflow codegen error: no storage for 'x' codegen error: no instance 't' in 'MAIN' codegen error: recursive CALL/FB nesting too deep ``` ## 完成标准 1. `line1` 能写出映像（函数字节码 + 槽表/值段 + 工程哈希 + SHA-256），`StbView` 校验通过 2. 跳转回填无悬空（`--disasm` 抽查） 3. 用例 1～9、13、15、17、18、20 编译出映像；负例（10/11/12/14/16/19）仍在前层被拒 4. 全部构建 + `ctest` 无回归（14/14）