import t, c
from stdint import *
import string
import viperlib
import memhub
import stdio
from linkedlist import GSListNode, GSList
from .__types import LLVMType, ParamNode, TypePrint


# ============================================================
# Line: 指令文本行
#
# 每条 LLVM IR 指令序列化为一行文本，通过链表组织。
# 继承 GSListNode[Line] 获取强类型 Next: Line|CPtr
#
# 注意: 必须加 @t.NoVTable。否则 TransPyC 为子类添加 vtable 指针(T*)，
# 但完全丢失父类 GSListNode[T] 的 Next 字段，导致 struct 布局错位，
# 所有字段访问读取垃圾值（见续 XV 会话根因分析）。
# ============================================================
@t.NoVTable
class Line(GSListNode[Line]):
    Buf: t.CChar | t.CPtr       # 行文本（NUL 结尾）
    Len: t.CSizeT               # 文本长度（不含 NUL）


# ============================================================
# BasicBlock: 基本块
#
# 持有名称 + 指令行链表 + 终止指令标志。
# 继承 GSListNode[BasicBlock] 获取强类型 Next: BasicBlock|CPtr
# Lines 为 GSList[Line] 指针，提供 O(1) 追加。
#
# 注意: 必须加 @t.NoVTable（理由同 Line）。
# ============================================================
@t.NoVTable
class BasicBlock(GSListNode[BasicBlock]):
    Name: t.CChar | t.CPtr          # 块名（如 "entry"/"if.then"）
    Lines: GSList[Line] | t.CPtr    # 指令行链表容器（Head/Tail/Count）
    IsTerminated: t.CInt            # 1=已有终止指令（br/ret）


# ============================================================
# Param: 函数参数
#
# 继承 GSListNode[Param] 获取强类型 Next: Param|CPtr
# Attrs 存储参数属性文本（如 "noundef"/"nocapture"/"readonly"），None=无属性
#
# 注意: 必须加 @t.NoVTable（理由同 Line）。
# ============================================================
@t.NoVTable
class Param(GSListNode[Param]):
    Ty: LLVMType | t.CPtr           # 参数类型
    Name: t.CChar | t.CPtr          # 参数名（如 "%0"/"%a"）
    Attrs: t.CChar | t.CPtr         # 参数属性文本（None=无属性）


# ============================================================
# Function: 函数
#
# 持有名称 + 返回类型 + 参数链表 + 基本块链表。
# 继承 GSListNode[Function] 获取强类型 Next: Function|CPtr
# Params/Blocks 为 GSList 指针，提供 O(1) 追加。
# Attrs 存储函数级属性文本（如 "nounwind"/"noinline"），None=无属性
#
# 注意: 必须加 @t.NoVTable（理由同 Line）。
# ============================================================
@t.NoVTable
class Function(GSListNode[Function]):
    Name: t.CChar | t.CPtr              # 函数名
    RetTy: LLVMType | t.CPtr            # 返回类型
    Params: GSList[Param] | t.CPtr      # 参数链表容器
    Blocks: GSList[BasicBlock] | t.CPtr # 基本块链表容器
    IsDeclared: t.CInt                  # 1=仅声明(declare), 0=定义(define)
    IsVarArg: t.CInt                    # 1=变参函数(...)
    Attrs: t.CChar | t.CPtr             # 函数属性文本（None=无属性）


# ============================================================
# 工厂函数
# ============================================================
# Line 硬编码大小: Next(8) + Buf(8) + Len(8) = 24 字节
LINE_SIZE: t.CDefine = 24

def new_line(pool: memhub.MemBuddy | t.CPtr, text: t.CChar | t.CPtr) -> Line | t.CPtr:
    """创建一个指令行，复制 text 到新分配的缓冲区"""
    ptr: Line | t.CPtr = pool.alloc(LINE_SIZE)
    if ptr is None: return None
    string.memset(ptr, 0, LINE_SIZE)
    if text is not None:
        slen: t.CSizeT = string.strlen(text)
        buf: t.CChar | t.CPtr = pool.alloc(slen + 1)
        if buf is not None:
            string.strcpy(buf, text)
            ptr.Buf = buf
            ptr.Len = slen
    return ptr


def _new_gslist(pool: memhub.MemBuddy | t.CPtr, list_size: t.CSizeT) -> t.CPtr:
    """从 pool 分配并零初始化一个 GSList 容器（Head/Tail/Count 全零）"""
    gsl: t.CPtr = pool.alloc(list_size)
    if gsl is None: return None
    string.memset(gsl, 0, list_size)
    return gsl


# BasicBlock 硬编码大小: Next(8) + Name(8) + Lines(8) + IsTerminated(4) = 32 字节
BLOCK_SIZE: t.CDefine = 32

def new_basic_block(pool: memhub.MemBuddy | t.CPtr, name: t.CChar | t.CPtr) -> BasicBlock | t.CPtr:
    """创建一个基本块"""
    ptr: BasicBlock | t.CPtr = pool.alloc(BLOCK_SIZE)
    if ptr is None: return None
    string.memset(ptr, 0, BLOCK_SIZE)
    ptr.Name = name
    ptr.Lines = _new_gslist(pool, 24)  # GSList: Head+Tail+Count
    ptr.IsTerminated = 0
    return ptr


# Param 硬编码大小: Next(8) + Ty(8) + Name(8) + Attrs(8) = 32 字节
PARAM_SIZE: t.CDefine = 32

def new_param(pool: memhub.MemBuddy | t.CPtr, ty: LLVMType | t.CPtr,
              name: t.CChar | t.CPtr) -> Param | t.CPtr:
    """创建一个函数参数"""
    ptr: Param | t.CPtr = pool.alloc(PARAM_SIZE)
    if ptr is None: return None
    string.memset(ptr, 0, PARAM_SIZE)
    ptr.Ty = ty
    ptr.Name = name
    ptr.Attrs = None
    return ptr


# Function 硬编码大小: Next(8) + Name(8) + RetTy(8) + Params(8) + Blocks(8) + IsDeclared(4) + IsVarArg(4) + Attrs(8) = 56 字节
FUNC_SIZE: t.CDefine = 56

def new_function(pool: memhub.MemBuddy | t.CPtr, name: t.CChar | t.CPtr,
                 ret_ty: LLVMType | t.CPtr) -> Function | t.CPtr:
    """创建一个函数"""
    ptr: Function | t.CPtr = pool.alloc(FUNC_SIZE)
    if ptr is None: return None
    string.memset(ptr, 0, FUNC_SIZE)
    ptr.Name = name
    ptr.RetTy = ret_ty
    ptr.Params = _new_gslist(pool, 24)  # GSList: Head+Tail+Count
    ptr.Blocks = _new_gslist(pool, 24)
    ptr.IsDeclared = 0
    ptr.Attrs = None
    return ptr


# ============================================================
# 链表操作（委托 GSList.append）
# ============================================================
def function_add_param(func: Function | t.CPtr, param: Param | t.CPtr):
    """将参数追加到函数参数链表"""
    if func is None or param is None: return
    if func.Params is None: return
    func.Params.append(param)


def function_add_block(func: Function | t.CPtr, block: BasicBlock | t.CPtr):
    """将基本块追加到函数块链表"""
    if func is None or block is None: return
    if func.Blocks is None: return
    func.Blocks.append(block)


def function_move_block_to_end(func: Function | t.CPtr, block: BasicBlock | t.CPtr):
    """将 block 移动到函数块链表末尾（保证 BB 文本顺序与控制流顺序一致）。

    用于解决 SSA 名非单调问题：BB 按创建顺序排列，但指令按控制流顺序生成，
    导致 SSA 编号在文本输出时非单调递增，llc 报错。
    在 position_at_end 时调用此函数，使 BB 顺序与 position 顺序一致。

    注意：必须使用 GSList[BasicBlock] 带类型参数，否则 TransPyC 创建不完整
    struct 类型，导致 blocks.Head/Tail/Count 字段访问读取垃圾值。
    """
    if func is None or block is None: return
    blocks: GSList[BasicBlock] | t.CPtr = func.Blocks
    if blocks is None: return

    # 已经是 Tail，无需移动
    if blocks.Tail is block:
        return

    # 从链表中移除 block
    if blocks.Head is block:
        # block 是 Head，直接后移 Head
        blocks.Head = block.Next
    else:
        # 遍历找前驱
        prev: BasicBlock | t.CPtr = blocks.Head
        while prev is not None and prev.Next is not block:
            prev = prev.Next
        if prev is None:
            # block 不在链表中，直接 append
            blocks.append(block)
            return
        prev.Next = block.Next

    # block.Next 由移除逻辑处理，重置为 None
    block.Next = None

    # append 到末尾（不调用 blocks.append 以避免 Count 重复递增）
    if blocks.Tail is not None:
        blocks.Tail.Next = block
    blocks.Tail = block


def block_append_line(block: BasicBlock | t.CPtr, line: Line | t.CPtr):
    """将指令行追加到基本块"""
    if block is None or line is None: return
    if block.Lines is None: return
    block.Lines.append(line)


def block_append_text(pool: memhub.MemBuddy | t.CPtr, block: BasicBlock | t.CPtr,
                      text: t.CChar | t.CPtr):
    """创建指令行并追加到基本块"""
    if block is None or text is None: return
    line: Line | t.CPtr = new_line(pool, text)
    if line is not None:
        block_append_line(block, line)


# ============================================================
# 属性设置
# ============================================================
def function_set_attrs(func: Function | t.CPtr, attrs: t.CChar | t.CPtr):
    """设置函数级属性文本（如 "nounwind"/"noinline"）"""
    if func is None: return
    func.Attrs = attrs


def param_set_attrs(param: Param | t.CPtr, attrs: t.CChar | t.CPtr):
    """设置参数属性文本（如 "noundef"/"nocapture"/"readonly"）"""
    if param is None: return
    param.Attrs = attrs


# ============================================================
# _ll_name_needs_quote - 检查 LLVM 标识符是否需要加引号
#
# LLVM IR 规范：标识符合法字符集为 [-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*
# 以数字开头或含非合法字符（如 '['、']'、' '、'@' 等）时必须用双引号包围。
# '.' 是合法字符，不需要加引号（如 @.str、@llvm.memcpy 都不加引号）。
# SHA1 命名空间的函数名（如 "4dad2ba72ed7ba09.GSListNode[Param]"）含 '['、']'，
# 需要加引号；但纯 hex+点 的名字（如 "abc.def"）不需要。
# ============================================================
def _ll_name_needs_quote(name: str) -> t.CInt:
    """检查 LLVM 标识符是否需要加引号（以数字开头或含非合法字符）

    LLVM IR 合法字符：a-z, A-Z, 0-9, -, $, ., _
    首字符是数字时需要加引号（LLVM 要求局部/全局标识符首字符非数字，除非加引号）。
    含其他字符（如 '['、']'、空格）时需要加引号。
    """
    if name is None:
        return 0
    c0: t.CChar = name[0]
    if c0 >= '0' and c0 <= '9':
        return 1
    name_len: t.CSizeT = string.strlen(name)
    i: t.CSizeT = 0
    while i < name_len:
        ch: t.CChar = name[i]
        # 合法字符：a-z, A-Z, 0-9, -, $, ., _
        if not ((ch >= 'a' and ch <= 'z') or (ch >= 'A' and ch <= 'Z') or
                (ch >= '0' and ch <= '9') or ch == '-' or ch == '$' or
                ch == '.' or ch == '_'):
            return 1
        i += 1
    return 0


# ============================================================
# FunctionPrint: 将函数序列化为 IR 文本
#
# 格式:
#   define <ret_ty> @<name>(<params>) {
#   <block_name>:
#     <instruction>
#     <instruction>
#   <block_name>:
#     <instruction>
#   }
# ============================================================
def FunctionPrint(buf: t.CChar | t.CPtr, size: t.CSizeT,
                  func: Function | t.CPtr, pool: memhub.MemBuddy | t.CPtr):
    """将函数 func 序列化为 IR 文本写入 buf"""
    if func is None or buf is None or size == 0: return

    ty_buf: t.CChar | t.CPtr = pool.alloc(128)
    if ty_buf is None: return
    ty_buf[0] = '\0'

    # define <ret_ty> @<name>(<params>)
    if func.IsDeclared == 1:
        _append_cstr(buf, size, "declare ")
    else:
        _append_cstr(buf, size, "define ")
    ty_buf[0] = '\0'
    TypePrint(ty_buf, 128, func.RetTy, pool)
    _append_cstr(buf, size, ty_buf)
    _append_cstr(buf, size, " @")
    if func.Name is not None:
        if _ll_name_needs_quote(func.Name) != 0:
            _append_cstr(buf, size, "\"")
            _append_cstr(buf, size, func.Name)
            _append_cstr(buf, size, "\"")
        else:
            _append_cstr(buf, size, func.Name)
    _append_cstr(buf, size, "(")

    # 参数列表（从 GSList[Param].Head 遍历）
    cur: Param | t.CPtr = None
    if func.Params is not None:
        cur = func.Params.Head
    first: t.CInt = 1
    while cur is not None:
        if first == 0:
            _append_cstr(buf, size, ", ")
        # 参数属性（如 "noundef"/"nocapture"）在类型之前
        if cur.Attrs is not None:
            _append_cstr(buf, size, cur.Attrs)
            _append_cstr(buf, size, " ")
        ty_buf[0] = '\0'
        TypePrint(ty_buf, 128, cur.Ty, pool)
        _append_cstr(buf, size, ty_buf)
        # declare 和 define 都打印参数名（如果有）
        if cur.Name is not None:
            _append_cstr(buf, size, " ")
            # LLVM IR 要求参数名以 % 开头
            if cur.Name[0] != '%':
                _append_cstr(buf, size, "%")
            _append_cstr(buf, size, cur.Name)
        cur = cur.Next
        first = 0
    # 变参函数追加 ...
    if func.IsVarArg == 1:
        if func.Params is not None and func.Params.Head is not None:
            _append_cstr(buf, size, ", ...")
        else:
            _append_cstr(buf, size, "...")
    _append_cstr(buf, size, ")")

    # 函数级属性（如 "nounwind"/"noinline"）在 ) 之后
    if func.Attrs is not None:
        _append_cstr(buf, size, " ")
        _append_cstr(buf, size, func.Attrs)

    if func.IsDeclared == 1:
        _append_cstr(buf, size, "\n")
        return

    # 函数体
    _append_cstr(buf, size, " {\n")

    blk: BasicBlock | t.CPtr = None
    if func.Blocks is not None:
        blk = func.Blocks.Head
    while blk is not None:
        # 块标签
        if blk.Name is not None:
            _append_cstr(buf, size, blk.Name)
            _append_cstr(buf, size, ":\n")
        # 指令行（从 GSList[Line].Head 遍历）
        line: Line | t.CPtr = None
        if blk.Lines is not None:
            line = blk.Lines.Head
        while line is not None:
            if line.Buf is not None:
                _append_cstr(buf, size, "  ")
                _append_cstr(buf, size, line.Buf)
                _append_cstr(buf, size, "\n")
            line = line.Next
        blk = blk.Next

    _append_cstr(buf, size, "}\n")


# ============================================================
# 内部辅助
# ============================================================
def _append_cstr(dst: t.CChar | t.CPtr, dst_size: t.CSizeT, src: t.CChar | t.CPtr):
    """将 C 字符串 src 追加到 dst 末尾"""
    if dst is None or src is None: return
    dlen: t.CSizeT = string.strlen(dst)
    slen: t.CSizeT = string.strlen(src)
    remain: t.CSizeT = dst_size - dlen
    if remain <= 0: return
    i: t.CSizeT = 0
    while i < slen and i + 1 < remain:
        dst[dlen + i] = src[i]
        i += 1
    dst[dlen + i] = '\0'


# ============================================================
# 字段访问器（供其他模块绕过 stub 类型限制使用）
#
# 跨模块编译时，使用方模块只有 Function/Param 的 stub 类型
# （字段不足且字段类型可能错误），导致 TransPyC 静默跳过
# 字段访问（不生成 GEP，不报错），字段值永远为 null。
#
# 这些访问器在拥有完整类型定义的本模块内执行，能正确访问
# 所有字段。其他模块通过函数调用获取字段值，绕过 stub 限制。
# ============================================================
def function_get_name(func: Function | t.CPtr) -> t.CChar | t.CPtr:
    """获取函数名"""
    if func is None:
        return None
    return func.Name


def function_get_ret_ty(func: Function | t.CPtr) -> LLVMType | t.CPtr:
    """获取函数返回类型"""
    if func is None:
        return None
    return func.RetTy


def function_get_params(func: Function | t.CPtr) -> GSList[Param] | t.CPtr:
    """获取函数参数链表容器"""
    if func is None:
        return None
    return func.Params


def function_get_param_head(func: Function | t.CPtr) -> Param | t.CPtr:
    """获取函数参数链表头节点（一步到位，避免调用方访问 GSList.Head）"""
    if func is None:
        return None
    if func.Params is None:
        return None
    return func.Params.Head


def function_get_next(func: Function | t.CPtr) -> Function | t.CPtr:
    """获取链表下一个函数"""
    if func is None:
        return None
    return func.Next


def function_is_declared(func: Function | t.CPtr) -> t.CInt:
    """获取函数是否为声明（1=declare 仅声明, 0=define 定义）"""
    if func is None:
        return 0
    return func.IsDeclared


def param_get_name(param: Param | t.CPtr) -> t.CChar | t.CPtr:
    """获取参数名"""
    if param is None:
        return None
    return param.Name


def param_get_ty(param: Param | t.CPtr) -> LLVMType | t.CPtr:
    """获取参数类型"""
    if param is None:
        return None
    return param.Ty


def param_get_next(param: Param | t.CPtr) -> Param | t.CPtr:
    """获取链表下一个参数"""
    if param is None:
        return None
    return param.Next