//! CFG 分析 pass：IRFunction → 基本块划分 + 控制流图。
//!
//! 消费 `oxide_ir::IRFunction`（只读，不拷贝指令，仅存指令下标区间），产出一次性
//! 分析快照——pass 输出视图不住进 IR。本 crate 只管 CFG：不建通用分析框架、
//! 不递归 nested。无生命周期参数——CFG 与 `&IRFunction` 由使用方联合持有访问。
//!
//! 构建是四阶段分发：`partition`（块头）→ `split`（切块+出边）→ `exception`
//! （异常边）→ `finalize`（exit 哨兵 + preds 反推）。每阶段是独立文件的纯函数，
//! 中间产物（heads / blocks / exit_id）显式传参，无共享可变状态。

mod exception;
mod finalize;
mod partition;
mod split;

use oxide_bytecode::opcode::OpCode;
use oxide_ir::IRFunction;

/// 基本块 id：blocks 向量下标。
pub type BBId = usize;

/// 边三分类：无条件/条件跳转、顺序落入、异常处理入口。
#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)]
pub enum EdgeKind {
    Jump,
    Fallthrough,
    Exception,
}

/// 基本块：`inst_range` 直接索引 `IRFunction.insts` 切片（不拷贝指令），
/// preds/succs 双向就位，供 liveness 数据流迭代直接消费。
#[derive(Debug, Clone, PartialEq, Eq)]
pub struct BasicBlock {
    pub inst_range: std::ops::Range<usize>,
    pub preds: Vec<BBId>,
    pub succs: Vec<(BBId, EdgeKind)>,
}

/// 控制流图快照：实块按指令序编号，exit 哨兵（空块 `0..0`）恒在 blocks 末尾。
#[derive(Debug, Clone, PartialEq, Eq)]
pub struct Cfg {
    pub blocks: Vec<BasicBlock>,
    pub entry: BBId,
    pub exit: BBId,
}

impl Cfg {
    /// 构造空 CFG：blocks 空、entry/exit 置 0。
    pub fn new() -> Self {
        Self {
            blocks: Vec::new(),
            entry: 0,
            exit: 0,
        }
    }
}

impl Default for Cfg {
    fn default() -> Self {
        Self::new()
    }
}

/// terminator 判定：块尾指令决定出边。
///
/// 注意与 `oxide_ir::lower.rs::is_jump_op` 的差异：lowering 需要为 TRY_BEGIN /
/// TRY_FINALLY_BEGIN 回填偏移所以把它们并列进 is_jump_op；但 CFG 里它们是**块内
/// 标记**（异常边起点，见 Pass 3），不是控制流终结——抄用 is_jump_op 会导致 try 体
/// 被切块、异常边爆炸。
fn is_terminator(op: OpCode) -> bool {
    matches!(
        op,
        OpCode::JMP
            | OpCode::JMP_IF_TRUE
            | OpCode::JMP_IF_FALSE
            | OpCode::JMP_IF_NULLISH
            | OpCode::RETURN
            | OpCode::HALT
            | OpCode::THROW
    )
}

/// 构建 CFG：`&IRFunction → Cfg`。纯函数，只读 IR。
///
/// 四阶段分发：`partition::partition_blocks`（Pass 1 块头）→ `split::split_and_edges`
/// （Pass 2 切块 + 出边）→ `exception::add_exception_edges`（Pass 3 异常边）
/// → `finalize::finalize`（Pass 4 exit 哨兵 + preds 反推）。幂等：同一 IR 两次构建结果相等。
pub fn build_cfg(f: &IRFunction) -> Cfg {
    // 空 IRFunction 退化形态：仅 exit 哨兵一块。
    if f.insts.is_empty() {
        return Cfg {
            blocks: vec![BasicBlock {
                inst_range: 0..0,
                preds: Vec::new(),
                succs: Vec::new(),
            }],
            entry: 0,
            exit: 0,
        };
    }

    let heads = partition::partition_blocks(f);
    let (mut blocks, exit_id) = split::split_and_edges(f, &heads);
    exception::add_exception_edges(f, &mut blocks);
    finalize::finalize(blocks, exit_id)
}

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;
    use oxide_ir::inst::Inst;
    use oxide_ir::operand::Operand;

    fn succs_total(cfg: &Cfg) -> usize {
        cfg.blocks.iter().map(|b| b.succs.len()).sum()
    }

    fn preds_total(cfg: &Cfg) -> usize {
        cfg.blocks.iter().map(|b| b.preds.len()).sum()
    }

    /// 无跳转线性函数：1 实块 + exit 哨兵，块 0 Fallthrough→exit，preds/succs 对称。
    #[test]
    fn linear_function_is_single_block_plus_exit() {
        let mut f = IRFunction::new();
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::NOP, Operand::None, Operand::None, Operand::None));
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::NOP, Operand::None, Operand::None, Operand::None));
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::RETURN, Operand::None, Operand::None, Operand::None));

        let cfg = build_cfg(&f);
        assert_eq!(cfg.blocks.len(), 2); // 1 实块 + exit 哨兵
        assert_eq!(cfg.entry, 0);
        assert_eq!(cfg.exit, 1);
        assert_eq!(cfg.blocks[0].inst_range, 0..3);
        assert_eq!(cfg.blocks[0].succs, vec![(1, EdgeKind::Fallthrough)]);
        assert!(cfg.blocks[1].succs.is_empty()); // exit 哨兵无出边
        assert_eq!(cfg.blocks[1].preds, vec![0]);
        assert_eq!(succs_total(&cfg), preds_total(&cfg));
    }

    /// if/else 典型形状：条件分裂块（Jump + Fallthrough 双出边），4 实块 + exit 哨兵。
    #[test]
    fn if_else_conditional_jump_splits_block_with_dual_edges() {
        let mut f = IRFunction::new();
        f.insts.push(Inst::jmp_if_false(1, 0)); // 0: cond → L0(else)
        f.insts.push(Inst::call(Operand::Reg(2), Operand::Reg(0), Operand::Reg(3), 1)); // 1: then a()
        f.insts.push(Inst::jmp(1)); // 2: → L1(end)
        f.insts.push(Inst::call(Operand::Reg(4), Operand::Reg(0), Operand::Reg(3), 1)); // 3: else b()
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::RETURN, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 4
        f.label_pos = vec![Some(3), Some(4)]; // L0→else 块头(3), L1→end(4)
        f.label_count = 2;

        let cfg = build_cfg(&f);
        assert_eq!(cfg.blocks.len(), 5); // 4 实块 + exit 哨兵
        assert_eq!(cfg.entry, 0);
        assert_eq!(cfg.exit, 4);

        // 块 0（cond）：条件分裂，Jump→else + Fallthrough→then 两条出边都在
        assert_eq!(cfg.blocks[0].inst_range, 0..1);
        assert_eq!(cfg.blocks[0].succs, vec![(2, EdgeKind::Jump), (1, EdgeKind::Fallthrough)]);
        assert!(cfg.blocks[0].preds.is_empty());
        // 块 1（then）：Jump→end
        assert_eq!(cfg.blocks[1].inst_range, 1..3);
        assert_eq!(cfg.blocks[1].succs, vec![(3, EdgeKind::Jump)]);
        assert_eq!(cfg.blocks[1].preds, vec![0]);
        // 块 2（else）：Fallthrough→end
        assert_eq!(cfg.blocks[2].inst_range, 3..4);
        assert_eq!(cfg.blocks[2].succs, vec![(3, EdgeKind::Fallthrough)]);
        assert_eq!(cfg.blocks[2].preds, vec![0]);
        // 块 3（end）：RETURN → Fallthrough→exit
        assert_eq!(cfg.blocks[3].inst_range, 4..5);
        assert_eq!(cfg.blocks[3].succs, vec![(4, EdgeKind::Fallthrough)]);
        assert_eq!(cfg.blocks[3].preds, vec![1, 2]);
        // 块 4（exit 哨兵）：空块 0..0，preds 含块 3，无出边
        assert_eq!(cfg.blocks[4].inst_range, 0..0);
        assert!(cfg.blocks[4].succs.is_empty());
        assert_eq!(cfg.blocks[4].preds, vec![3]);
        assert_eq!(succs_total(&cfg), preds_total(&cfg));
    }

    /// try/catch：TRY_BEGIN 是块内标记不切块，所在 BB 出 Exception 边到 catch 入口。
    #[test]
    fn try_begin_does_not_split_block_and_emits_exception_edge() {
        let mut f = IRFunction::new();
        f.insts.push(Inst::try_begin(0)); // 0: TRY_BEGIN（块内标记）
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::NOP, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 1
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::RETURN, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 2
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::NOP, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 3: catch 入口
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::RETURN, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 4
        f.label_pos = vec![Some(3)];
        f.label_count = 1;

        let cfg = build_cfg(&f);
        assert_eq!(cfg.blocks.len(), 3); // 2 实块 + exit 哨兵（TRY_BEGIN 不切块）
        assert_eq!(cfg.blocks[0].inst_range, 0..3); // try 体未被切块
                                                    // Exception 边从 TRY_BEGIN 所在 BB 出发指向 catch 入口块。
        assert!(cfg.blocks[0].succs.contains(&(1, EdgeKind::Exception)));
        assert_eq!(cfg.blocks[1].succs, vec![(2, EdgeKind::Fallthrough)]);
        assert_eq!(cfg.blocks[2].preds, vec![0, 1]);
        assert_eq!(succs_total(&cfg), preds_total(&cfg));
    }

    /// try/finally：TRY_FINALLY_BEGIN 同上，Exception 边到 finally 入口块。
    #[test]
    fn try_finally_begin_emits_exception_edge() {
        let mut f = IRFunction::new();
        f.insts.push(Inst::try_finally_begin(0)); // 0
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::NOP, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 1
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::RETURN, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 2
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::NOP, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 3: finally 入口
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::RETURN, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 4
        f.label_pos = vec![Some(3)];
        f.label_count = 1;

        let cfg = build_cfg(&f);
        assert_eq!(cfg.blocks.len(), 3);
        assert!(cfg.blocks[0].succs.contains(&(1, EdgeKind::Exception)));
        assert_eq!(cfg.blocks[2].preds, vec![0, 1]);
        assert_eq!(succs_total(&cfg), preds_total(&cfg));
    }

    /// 尾部 RETURN：该块 Fallthrough 到 exit。
    #[test]
    fn trailing_return_flows_to_exit() {
        let mut f = IRFunction::new();
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::NOP, Operand::None, Operand::None, Operand::None));
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::RETURN, Operand::None, Operand::None, Operand::None));

        let cfg = build_cfg(&f);
        assert_eq!(cfg.blocks.len(), 2);
        assert_eq!(cfg.blocks[0].succs, vec![(1, EdgeKind::Fallthrough)]);
        assert_eq!(cfg.blocks[1].preds, vec![0]);
    }

    /// 空 IRFunction：退化 CFG，entry == exit == 0，blocks 长度 1。
    #[test]
    fn empty_function_yields_degenerate_cfg() {
        let f = IRFunction::new();
        let cfg = build_cfg(&f);
        assert_eq!(cfg.blocks.len(), 1);
        assert_eq!(cfg.entry, 0);
        assert_eq!(cfg.exit, 0);
        assert_eq!(cfg.blocks[0].inst_range, 0..0);
        assert!(cfg.blocks[0].succs.is_empty());
        assert!(cfg.blocks[0].preds.is_empty());
    }

    /// 幂等性：同一 IR 两次构建结果相等。
    #[test]
    fn build_cfg_is_idempotent() {
        let mut f = IRFunction::new();
        f.insts.push(Inst::jmp_if_false(1, 0)); // 0: → L0（回环目标）
        f.insts.push(Inst::jmp(0)); // 1: → L0
        f.insts
            .push(Inst::new(OpCode::RETURN, Operand::None, Operand::None, Operand::None)); // 2
        f.label_pos = vec![Some(2), Some(0)]; // L0→2（尾部）, L1→0（回环）
        f.label_count = 2;

        let cfg1 = build_cfg(&f);
        let cfg2 = build_cfg(&f);
        assert_eq!(cfg1, cfg2);
    }
}