Saya Lang: Loop Break Value¶
给 Saya 实现些新特性，让 loop { ... } 表达式可以通过 break my_value; 表达式返回一个值。
Loop Break Value¶
这个特性参考自 Rust 的 RFC 1624：
let x: i64 = loop {
break 42;
};
loop { ... } 表达式的类型由 break 决定：
break value：loop 类型 = break 值的类型break：loop 类型 =()- 没有
break（无限循环）：loop 类型 =!
while 不支持带值的 break，因为 while 条件变 false 时自然退出，该返回什么没法确定。只有 loop 能保证退出路径全部经过 break，类型才能完全由 break 决定。
下面的例子中三条路都汇入 loop 的结束点，x 的值取决于走了哪条路：
let x: i64 = loop {
if cond_a { break 1; }
if cond_b { break 2; }
if cond_c { break 3; }
};
这是 SSA 里 Phi 指令的经典场景，同一个变量，来自不同前驱块：
@loop.0.end
%x =l phi @if.1.then 1, @if.2.then 2, @if.3.then 3
break 可以出现任意多次，Phi 的前驱数量不固定。而 qbe-rs 的 Phi 指令只支持恰好两个前驱，需要先解决这个限制。
让 qbe-rs 支持多前驱的 Phi 指令¶
也就是说，要提一个 PR。它以前的 Instr::Phi 只支持两个前驱（predecessor），我从 Phi(String, Value, String, Value), 改成了 Phi(Vec<String, Value>)：
index 6d5dffa..28612fd 100644
--- a/src/lib.rs
+++ b/src/lib.rs
@@ -303,7 +303,7 @@ pub enum Instr<'a> {
// Phi instruction
/// Selects value based on the control flow path into a block.
- Phi(String, Value, String, Value),
+ Phi(Vec<(String, Value)>),
// Program termination
/// Terminates the program with an error
@@ -417,11 +417,13 @@ impl fmt::Display for Instr<'_> {
Self::Ultof(val) => write!(f, "ultof {val}"),
Self::Vastart(val) => write!(f, "vastart {val}"),
Self::Vaarg(ty, val) => write!(f, "vaarg{ty} {val}"),
- Self::Phi(label_1, val_if_label_1, label_2, val_if_label_2) => {
- write!(
- f,
- "phi @{label_1} {val_if_label_1}, @{label_2} {val_if_label_2}"
- )
+ Self::Phi(args) => {
+ let formatted_args = args
+ .iter()
+ .map(|(label, value)| format!("@{label} {value}"))
+ .collect::<Vec<String>>()
+ .join(", ");
+ write!(f, "phi {formatted_args}")
}
Self::Hlt => write!(f, "hlt"),
}
类型检查¶
对于 loop 表达式，需要推断它的类型，也就是收集所有 break 的类型。
ScopeKind 里加了 Loop 类别：
pub enum ScopeKind {
Loop {
break_type: Option<TypeId>,
allows_break_value: bool,
},
}
break_type 初始为 None，每遇到一个带值的 break，就把值的类型写进去；第二个 break 时类型必须一致，否则报错：
match *break_type {
None => *break_type = Some(val_type),
Some(existing) if existing != val_type => {
return Err(TypeError::new(
format!(
"break value type mismatch: expected {}, found {}",
self.types.type_name(existing),
self.types.type_name(val_type),
),
expr.span,
));
}
_ => {}
}
离开 loop 作用域时，把 break_type 作为整个表达式的类型。没有 break 的无限循环类型为 !：
type_id: break_type.unwrap_or(TypeId::NEVER),
allows_break_value 用于区分 while 和 loop。while 创建时 allows_break_value 为 false，loop 创建时 allows_break_value 为 true。带值的 break 出现在 while 里会报错。
代码生成¶
LoopContext 新增 break_values 字段，在遍历循环体时收集每个前驱块和对应值：
struct LoopContext {
continue_label: String,
break_label: String,
break_values: Vec<(String, qbe::Value)>,
}
生成 break value 时，记录当前块的标签作为前驱：
let predecessor = qfunc
.blocks
.last()
.expect("...")
.label
.clone();
self.loops
.last_mut()
.expect("...")
.break_values
.push((predecessor, val.into()));
遍历完循环体，把收集到的 break_values 整体变成一条 Phi 指令：
qbe::Instr::Phi(loop_ctx.break_values.clone())
对应前面三个 break 的例子，生成的 QBE IL 如下：
jmp @loop.0.body
@loop.0.body
@if.1.cond
%temp.0 =w loadub %cond_a
jnz %temp.0, @if.1.then, @if.1.end
@if.1.then
jmp @loop.0.end
@never.2
@if.1.end
@if.3.cond
%temp.1 =w loadub %cond_b
jnz %temp.1, @if.3.then, @if.3.end
@if.3.then
jmp @loop.0.end
@never.4
@if.3.end
@if.5.cond
%temp.2 =w loadub %cond_c
jnz %temp.2, @if.5.then, @if.5.end
@if.5.then
jmp @loop.0.end
@never.6
@if.5.end
jmp @loop.0.body
@loop.0.end
%temp.3 =l phi @if.1.then 1, @if.3.then 2, @if.5.then 3
storel %temp.3, %x
每个 break 所在块跳转到 @loop.0.end，Phi 根据来自哪个前驱选出对应的值。
（也许我得给每种块单独的计数器，if 序号不是连续的……）