ConvertToSSA Pass¶

将非 SSA IR 转换为静态单赋值 (SSA) 形式，包含变量重命名、phi 节点和 iter_args。

概述¶

此 Pass 将具有对同一变量多次赋值的中间表示 (IR) 转换为 SSA 形式，使每个变量恰好被赋值一次。它处理以下情况：

直线代码：对同一变量的多次赋值
If 语句 (Statement)：在一个或两个分支中修改的变量
For 循环：在循环体内修改的变量
混合 SSA/非 SSA：保留现有的 SSA 结构，同时转换非 SSA 部分

需要：TypeChecked 属性 (Property)（需在运行本 Pass 之前已建立，可通过属性验证/VerificationInstrument 等机制检查）。

使用时机：在任何需要 SSA 形式的优化或分析之前运行此 Pass（如 OutlineIncoreScopes、内存优化 Pass）。

API¶

C++	Python	级别
`pass::ConvertToSSA()`	`passes.convert_to_ssa()`	函数级

工厂函数：

Pass ConvertToSSA();

Python 用法：

from pypto.pypto_core import passes

ssa_pass = passes.convert_to_ssa()
program_ssa = ssa_pass(program)

算法¶

变量重命名：为每次赋值添加 SSA 后缀（x -> x__ssa_v0, x__ssa_v1, x__ssa_v2）
If 的 Phi 节点：为在 if 分支中修改的变量添加 phi 节点（return_vars + YieldStmt），包括在两个分支中独立定义的变量
循环的 Iter_args：将循环中修改的变量转换为 iter_args + return_vars 模式，带有 YieldStmt
逃逸变量提升：通过前向使用分析，将首次在循环体内定义但在循环后使用的变量提升为 iter_args + return_vars
作用域跟踪：跨嵌套作用域跟踪变量定义
跨作用域的 escaping 防护：除 RuntimeScopeStmt 外的 ScopeStmt 子类（HierarchyScopeStmt / InCoreScopeStmt / ClusterScopeStmt / SpmdScopeStmt），ConvertScope 在进入 body 前把 future_needs_ 裁剪到仅包含 scope 之前已经存在的变量。这样可以阻止 scope body 内的嵌套循环把 scope-local 新变量根据 scope 之后的引用错误地提升成 init_values=(foo__FREE_VAR,)。scope body 内首次定义、然后在 scope 之外引用的变量仍然能正常替换（OutlineIncoreScopes 等后续 pass 依赖这一行为）。RuntimeScopeStmt（pl.scope()）只是 codegen 包装节点，保持完全透传。
保留：保持现有 SSA 构造不变

关键变换：

x = 1; x = 2 -> x__ssa_v0 = 1; x__ssa_v1 = 2
具有分歧赋值的 If -> 在两个分支中添加 return_vars 和 YieldStmt
具有循环携带依赖的 For 循环 -> 添加 iter_args/return_vars/YieldStmt
循环逃逸变量 -> 提升为 iter_args，以匹配的 Out 参数作为初始值

示例¶

直线代码¶

变换前：

x = 1
y = x + 2
x = 3  # Multiple assignment
z = x + 4

变换后：

x__ssa_v0 = 1
y = x__ssa_v0 + 2
x__ssa_v1 = 3
z = x__ssa_v1 + 4

If 语句¶

变换前：

x = 1
if condition:
    x = 2  # Modified in then branch
z = x + 3  # Uses x after if

变换后：

x__ssa_v0 = 1
if condition:
    x__ssa_v1 = 2
    yield (x__ssa_v1,)  # Yield modified variable
else:
    yield (x__ssa_v0,)  # Yield original variable
return_vars = (x__phi_v2,)  # Phi node
z = x__phi_v2 + 3

For 循环¶

变换前：

sum = 0
for i in range(10):
    sum = sum + i  # Loop-carried dependency

变换后：

sum__ssa_v0 = 0
for i in range(10):
    iter_args = (sum__iter_v1,)
    init_values = (sum__ssa_v0,)
    # Loop body
    sum__ssa_v2 = sum__iter_v1 + i
    yield (sum__ssa_v2,)
return_vars = (sum__rv_v3,)

循环逃逸变量¶

变换前（变量 out 首次在循环内定义，在循环后使用）：

for i in range(4):
    tile_c = tile.add(tile_a, tile_b)
    out = tile.store(tile_c, [offset, 0], c)  # first assignment inside loop
return out  # used after loop

变换后（提升为 iter_arg + return_var）：

for i in range(4):
    iter_args = (out__iter_v0,)
    init_values = (c__ssa_v0,)  # Out parameter as initial value
    tile_c__ssa_v0 = tile.add(tile_a__ssa_v0, tile_b__ssa_v0)
    out__ssa_v1 = tile.store(tile_c__ssa_v0, [offset__ssa_v0, 0], out__iter_v0)
    yield (out__ssa_v1,)
return_vars = (out__rv_v2,)
return out__rv_v2

实现¶

头文件：include/pypto/ir/transforms/passes.h

Pass ConvertToSSA();

实现文件：src/ir/transforms/convert_to_ssa_pass.cpp

使用手动语句分派和显式作用域管理
维护变量重命名的版本映射
插入 YieldStmt 并管理 return_vars/iter_args

Python 绑定：python/bindings/modules/passes.cpp

passes.def("convert_to_ssa", &pass::ConvertToSSA, "Convert to SSA form");

测试：tests/ut/ir/transforms/test_convert_to_ssa_pass.py

测试直线代码重命名
测试 if 语句 phi 节点
测试 for 循环 iter_args
测试嵌套作用域
测试混合 SSA/非 SSA