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# 寄存器码（V2）
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compiler 模块的代码生成。输入：`Project` + `Unit`（AST）+ `LinkResult`；输出：`.stb` 映像字节（`std::vector<uint8_t>`）。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)。
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## 做 / 不做
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**做**
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- 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
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- 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
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- 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`）、FB 共享体基址访问（`LOAD_PTR` / `STORE_PTR`）
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- `CALL fn_id` 有界帧；用户 FB **共享体函数化**（r1 = 实例指针）；内建 `CAL fb_id, 实例槽`
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- 拼装映像：V2 头 128B / 函数表 / 常量表 / 字节码 / 槽表 / 值段 + SHA-256 尾部
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- `max_stack`：MAIN + FUNCTION 调用图 DAG 最坏路径 Σ(12 + nregs×8)；递归 = 编译期报错
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**不做（第一版）**
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- 图染色、SSA、生命周期分析、优化、异常表、闭包
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- 函数指针、间接跳转、动态实例
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## 存储布局（V2 定案）
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| 数据 | 放哪 | 说明 |
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|---|---|---|
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| 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） |
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| 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 |
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- **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
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- 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）
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- 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，调用点/输出读用）；FB 共享体函数体内：`LOAD_PTR` / `STORE_PTR rd, r1, <偏移>`（16B RS+off，基址寄存器 r1 = 实例指针）；I/Q/M 同普通槽（`LOAD` / `STORE`）
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- 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
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### 调用约定（v1 冻结，VM 12.9 按此实现）
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| 项 | 约定 |
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|---|---|
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| 结果寄存器 | **r0**（FUNCTION 结果写入处） |
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| 参数寄存器 | **r1..r7**（最多 7 个输入，按声明序） |
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| 变量 / 临时 | **全部从 r8 起**（调用约定区不受覆盖） |
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| `CALL` | VM 复制当前帧 **r0..r7 → 新帧 r0..r7**（全宽） |
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| `RET` | VM 复制当前帧 **r0..r7 → 调用方帧 r0..r7**（r0=结果，r1..r7 原样返回） |
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| 函数输入 | 函数体内**只读**（写输入 → codegen error） |
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- 调用点：实参求值到 r8+ 临时 → `MOVE r(1+i), t` → `CALL fn_id` → `MOVE rd, r0`
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- 所有 POU 的变量/临时统一 r8 起，故 r1..r7 在调用点可安全覆盖
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## 寄存器分配
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- 局部变量固定占用前段（0..k-1）
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- 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）
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- `nregs` = 全函数临时峰值 + 1
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## 表达式与语句的指令模式
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```text
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字面量 LOADK rd, const_id （func = 语言类型；REAL/LREAL 位模式按目标类型装载）
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变量读 LOAD rd, slot （帧内直接 MOVE）
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字段读 LOAD_OFF rd, <实例槽>, <偏移>
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函数调用 <实参求值 → 参数寄存器> CALL fn_id MOVE rd, r0
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NOT <operand → t> NOT rd, t
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AND/OR 短路（必须跳转）：
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<lhs → rd> JF(AND)/JT(OR) rd, L_end
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<rhs → t> MOVE rd, t
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L_end:
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比较 <l→t1> <r→t2> CMP_xx rd, t1, t2
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算术 <l→t1> <r→t2> ADD/SUB/MUL/DIV rd, t1, t2
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负号 <operand → t> NEG rd, t
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IF <cond → t> JF t, L_else
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<then body> JMP L_end
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L_else: (ELSIF 逐级) <elsif cond → t> JF t, L_next ...
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L_end:
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WHILE L_loop: <cond → t> JF t, L_end <body> JMP L_loop L_end:
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FB 调用（用户，共享体）：
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<每个实参求值 → 临时> STORE_OFF <实例槽>, <字段偏移>, 临时
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LOADK r1, <实例值区地址> CALL <fb_fn_id>
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（FB 函数体内：字段访问 = LOAD_PTR/STORE_PTR rd, r1, <字段偏移>）
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内建 实参同左 → CAL <fb_id>, <实例槽>
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```
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- 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
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- 指令 func 位段 = 语言类型对应（`func_of_name`：宽度 × 符号 + F32/F64）
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## 用户 FB 共享体（函数化，2026-08-26 实施）
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FB 体共享会与「绝对字段地址」冲突（不同实例基址不同），V1 内联；V2 改为**共享体函数化**：
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- FB 编译为**独立共享函数**（fn_id 收集序）：`r1` = 实例指针（值区地址，隐藏参数/this），字段访问 `LOAD_PTR/STORE_PTR rd, r1, 字段偏移`
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- 调用点：实参 `STORE_OFF`（绝对槽）→ `LOADK r1, c(实例addr)` → `CALL fb_fn_id`（2 条指令替代整个展开体）
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- 嵌套（FB 函数内调 FUNCTION）：实参区 r1..r7 会覆盖实例指针 → 调用点自动 `MOVE t, r1` / 调用后 `MOVE r1, t` 保护
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- `VAR_TEMP` 落 FB 帧寄存器，帧每周期重建 → 天然每次调用重置（内联期的寄存器隔离 hack 退役）
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- 多实例共享同一函数体，状态经 r1 指针隔离（`count` 等 `VAR` 仍在实例字段）
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- FB 无递归、无动态实例（链接层保证），函数化安全
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## 映像拼装（V2）
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头 128B：magic / version=2 / model=STATOR2 / cycle_limit / dt_ms / 工程哈希 /
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entry_fn_id / n_globals / n_consts / n_funcs / 各段偏移 /
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n_slots / values_size / meta / max_stack
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函数表：收集序 fn_id → { nregs, code_offset(相对字节码段), code_len }
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常量表：const_id → { value:u64 }（无 tag）
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字节码：各函数指令连续
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槽表：每条目 8B（addr:u32 + 预留:u32）
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值段：全局 + FB 实例紧凑变宽
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尾部：SHA-256（覆盖头部到值段末尾）
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- 用 `isa` 的 `enc_*` 编码指令（变长 4/8/16/32B，前缀分区）
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- 工程哈希用 12.3 的 `compute_project_hash`（FNV-1a 64）
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- `--dump-map` 可打印变量/槽映射（对照源码 ↔ 反汇编）
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## 错误
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稳定前缀 `codegen error`：
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```text
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codegen error: register overflow (>256) in function 'f'
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codegen error: constant table overflow
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codegen error: no storage for 'x'
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codegen error: no instance 't' in 'MAIN'
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codegen error: recursive CALL/FB nesting too deep
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```
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## 完成标准
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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
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2. 跳转回填无悬空（`--disasm` 抽查）
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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
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4. 全部构建 + `ctest` 无回归（14/14）
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