【infra之路】MLIR 中 Region 和 Block 的关系

核心概念

在 MLIR 中，Operation 可以包含 Region，Region 包含 Block，Block 包含 Operation ------ 这是一个递归的层次结构。

Operation
  └── Region (0..N 个)
        └── Block (1..N 个)
              └── Operation (0..N 个)  ← 递归回去

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逐行拆解代码

func.func @foo(%arg0: f32) -> f32 {     // ← func.func 有一个 Region
  %0 = arith.addf %arg0, %arg0 : f32    // ← Region 里的 Block
  func.return %0 : f32
}

1. func.func @foo(...) ------ 一个 Operation

func.func 本身是一个 Operation 。它的特殊之处在于：它带有一个 Region（函数体） 。所有"能包含代码块"的 op 都是这样，比如 scf.for、affine.for、func.func。

2. { ... } ------ 这个花括号就是一个 Region

花括号里的所有内容构成了 func.func 的 唯一一个 Region。

• Region 是 Operation 的"子程序容器"。
• 一个 Operation 可以有 0 个、1 个或多个 Region（比如 scf.if 有 then/else 两个 Region）。
• func.func 有且仅有 1 个 Region。

3. 里面的两条指令 ------ 它们属于同一个 Block

%0 = arith.addf %arg0, %arg0 : f32
func.return %0 : f32

这两条 Operation 顺序排列，共同构成 Region 里的一个 Block。

• Block 是一段顺序执行的指令序列（类似基本块 basic block）。
• Block 没有显式的大括号语法，只要没有遇到 ^bbN: 这样的标签，连续的指令就属于同一个 Block。
• 这个 Block 的结尾是 func.return（终结符 terminator），符合"每个 Block 必须以 terminator 结尾"的约束。

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用图表示

func.func @foo                    ← Operation
├── Region                        ← 花括号 { }
│   └── Block                     ← 隐式的、唯一的一个块
│       ├── arith.addf            ← Operation
│       └── func.return           ← Operation (terminator)
└── (结果类型 f32 等属性)

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对比：多个 Block 的例子

如果函数里有控制流，Region 内就会出现多个 Block（用 ^bb0: 标签分隔）：

func.func @cond_br(%c: i1) -> i32 {
  cf.cond_br %c, ^bb1, ^bb2    // Block 0 结束
^bb1:                          // ← 新 Block 开始
  %0 = arith.constant 1 : i32
  func.return %0 : i32
^bb2:                          // ← 另一个新 Block
  %1 = arith.constant 2 : i32
  func.return %1 : i32
}

这里 一个 Region 内有 3 个 Block （Block 0、^bb1、^bb2）。

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用 C++/Python API 视角看

// C++ 伪代码
Operation *func = ...;              // func.func op
Region &body = func->getRegion(0);  // 拿到它的 Region
Block &entry = body.front();        // Region 里第一个 Block

for (Operation &op : entry) {       // 遍历 Block 里的 op
    // arith.addf, func.return ...
}

对应关系：

概念	含义	代码中的体现
Operation	一个 IR 节点	func.func, arith.addf, func.return
Region	op 的子代码容器	{ } 里的整体
Block	Region 内的顺序指令段	无标签时默认的一个块

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一句话总结

func.func 是一个 Operation，它的函数体是它的一个 Region，Region 内默认由一个 Block 组成，arith.addf 和 func.return 这两条 Operation 就住在这个 Block 里。 没有控制流时一个 Region 通常只有一个 Block；有分支时才会有多个 Block。