編譯原理學習筆記（十二）代碼優化

代碼優化

以老師PPT爲標準，借鑑部分教材內容，AlvinZH學習筆記。

概述

.1. 目的：提升目標代碼運行效率。時間效率（減小運行時間）；空間效率（減小內存容量）。

原則：進行優化必須嚴格遵循「不能改變原有程序語義」原則。

2. 優化的分類

從優化的層次，與機器是否有關，分爲：獨立於機器的優化、與機器有關的優化。

從優化涉及的範圍，又分爲：局部優化、循環優化、全局優化。

3. 知足如下三個條件的程序段，稱爲基本塊：

• 只有一個入口和一個出口，且語句爲順序執行的程序段。
• 它使得全部轉向該基本塊的入口都是該基本塊的第一條語句。
• 若是塊中任一語句被執行，則該塊內的全部語句也將被執行（無分支），且執行次數同樣（無循環）。

基本塊劃分問題

（1）肯定入口語句

• 語句序列第一句爲入口語句；
• 任何能夠由條件/無條件跳轉而轉移到的第一條語句爲入口語句；
• 緊跟在跳轉語句以後的第一條語句爲入口語句；

（2）每一個入口語句直到下一個入口語句或程序結束，之間的語句屬於同一個基本快。

優化基本方法

1. 利用代數性質（代數變換）

• 編譯時完成常數表達式的計算，如a:=5+6+x變成a:=11+x。
• 數組下標引用時，下標偏移可在編譯時預先作好。
• 運算強度減弱，如x*8變成x<<3。

2. 複寫（copy）傳播：如 x:=y 這樣的賦值語句，兩者值相同，有些狀況能夠用y代替x編譯。其實就是將多語句簡化，減小值的傳播過程。

3. 刪除公共達式：具備相同值的子表達式在兩個以上地方出現時，稱它爲公共子表達式。能夠將之刪除至一次，將屢次計算變爲一次。

4. 刪除冗餘代碼：冗餘代碼就是毫無實際意義的代碼，又稱死代碼 (deadcode)或無用代碼(useless code)。永遠不會執行的代碼。

5. 循環優化

• 循環不變式的代碼外提：提取出循環過程當中不隨循環控制變量改變的表達式至循環以外，從而減小計算次數，也稱頻度削弱。
• 循環展開：將循環展開減小執行語句數量，以空間換時間。
• 概括變量的優化和條件判斷的替換
• 其餘循環優化方法：把多重嵌套的循環變成單層循環；把 n 個相同形式的循環合成一個循環等。

6. in_line展開：把過程（或函數）調用改成in_line展開可節省許多處理過程（函數）調用所花費的開銷。省去了函數調用時參數壓棧，保存返回地址等指令。這也僅僅限於簡單的函數。

7. 其餘方法，如控制流方法。

引用說明

- 邵老師課堂PDF
- 《編譯原理級編譯程序構造》