编译原理学习笔记（十二）代码优化

代码优化

以老师PPT为标准，借鉴部分教材内容，AlvinZH学习笔记。

概述

.1. 目的：提升目标代码运行效率。时间效率（减小运行时间）；空间效率（减小内存容量）。

原则：进行优化必须严格遵循“不能改变原有程序语义”原则。

2. 优化的分类

从优化的层次，与机器是否有关，分为：独立于机器的优化、与机器有关的优化。

从优化涉及的范围，又分为：局部优化、循环优化、全局优化。

3. 知足如下三个条件的程序段，称为基本块：

• 只有一个入口和一个出口，且语句为顺序执行的程序段。
• 它使得全部转向该基本块的入口都是该基本块的第一条语句。
• 若是块中任一语句被执行，则该块内的全部语句也将被执行（无分支），且执行次数同样（无循环）。

基本块划分问题

（1）肯定入口语句

• 语句序列第一句为入口语句；
• 任何能够由条件/无条件跳转而转移到的第一条语句为入口语句；
• 紧跟在跳转语句以后的第一条语句为入口语句；

（2）每一个入口语句直到下一个入口语句或程序结束，之间的语句属于同一个基本快。

优化基本方法

1. 利用代数性质（代数变换）

• 编译时完成常数表达式的计算，如a:=5+6+x变成a:=11+x。
• 数组下标引用时，下标偏移可在编译时预先作好。
• 运算强度减弱，如x*8变成x<<3。

2. 复写（copy）传播：如 x:=y 这样的赋值语句，两者值相同，有些状况能够用y代替x编译。其实就是将多语句简化，减小值的传播过程。

3. 删除公共达式：具备相同值的子表达式在两个以上地方出现时，称它为公共子表达式。能够将之删除至一次，将屡次计算变为一次。

4. 删除冗余代码：冗余代码就是毫无实际意义的代码，又称死代码 (deadcode)或无用代码(useless code)。永远不会执行的代码。

5. 循环优化

• 循环不变式的代码外提：提取出循环过程当中不随循环控制变量改变的表达式至循环以外，从而减小计算次数，也称频度削弱。
• 循环展开：将循环展开减小执行语句数量，以空间换时间。
• 概括变量的优化和条件判断的替换
• 其余循环优化方法：把多重嵌套的循环变成单层循环；把 n 个相同形式的循环合成一个循环等。

6. in_line展开：把过程（或函数）调用改成in_line展开可节省许多处理过程（函数）调用所花费的开销。省去了函数调用时参数压栈，保存返回地址等指令。这也仅仅限于简单的函数。

7. 其余方法，如控制流方法。

引用说明

- 邵老师课堂PDF
- 《编译原理级编译程序构造》