编译原理(第四版)第5篇 章　代码优化.ppt

5.1 局部优化 5.2 循环优化 5.3 全局优化概述 5.4 代码优化示例 习题五 ;　　源程序经过词法分析、语法分析、语义分析等阶段的编译工作，得到了与源程序功能等价的中间代码。但是，由于这种中间代码是“机械生成”的结果，因而必然存在效率不高和有冗余代码的现象，还需进行代码优化。代码优化的含义是：对代码进行等价变换，使得变换后的代码具有更高的时间效率和空间效率。代码优化的目的是提高目标程序的质量。 　　优化可以在编译的不同阶段进行，但最主要的一类优化是在目标代码生成以前进行的，即对语义分析后的中间代码进行优化，这种优化的优点是不依赖于具体的计算机。另一类重要的优化是在生成目标代码时进行的，它在很大程度上依赖于具体的计算机。本章讨论前一种与机器无关的中间代码优化。;　　根据优化对象所涉及的程序范围，优化又分为局部优化、循环优化和全局优化。一个程序从结构上看，作为结点的基本块是其基础。因为基本块的结构最简单、因素最单纯，所以它也是优化的基础，对基本块的优化就是局部优化。循环是程序中要反复执行的部分，优化的效益当然很大，所以循环优化是优化工作的一个重点。针对整个程序的优化即全局优化，它涉及到对程序数据流分析的问题。我们在此主要讨论局部优化与循环优化。 　　为了叙述方便，从本章开始把四元式写成更为直观的三地址代码形式，如： (op, B, C, A)? A=B op C (jrop, B, C, L)? if B rop C goto L (j, _, _, L)? goto L;5.1 局 部 优 化 5.1.1 基本块的划分方法 　　所谓基本块，是指程序中一顺序执行的语句序列，其中只有一个入口和一个出口，入口就是该序列的第一个语句，出口就是该序列的最后一个语句。对一个基本块来说，执行时只能从其入口进入，从其出口退出。对一个给定的程序，我们可以把它划分为一系列基本块，在各个基本块范围内进行的优化称为局部优化。划分基本块的关键问题是准确定义入口和出口语句。下面我们给出划分四元式程序为基本块的算法： 　　(1) 从四元式序列确定满足以下条件的入口语句： 　　① 四元式序列的第一个语句； 　　② 能??条件转移语句或无条件转移语句转移到的语句； 　　③ 紧跟在条件转移语句后面的语句。;　　(2) 确定满足以下条件的出口语句： 　　① 下一个入口语句的前导语句； 　　② 转移语句(包括转移语句自身)； 　　③ 停语句(包括停语句自身)。;　　(3) 图中各个结点上可能附加一个或多个标识符，表示这些变量具有该结点所代表的值。 　　一个基本块由一个四元式序列组成，且每一个四元式都可以用相应的DAG结点表示。图5–1给出了不同四元式和与其对应的DAG结点形式。图中，各结点圆圈中的ni是构造DAG过程中各结点的编号，而各结点下面的符号(运算符、标识符或常数)是各结点的标记，各结点右边的标识符是结点上的附加标识符。除了对应转移语句的结点右边可附加一语句位置来指示转移目标外，其余各类结点的右边只允许附加标识符。除对应于数组元素赋值的结点(标记为[ ]=)有三个后继外，其余结点最多只有两个后继。;图5–1 四元式与DAG结点 ;　　利用DAG进行基本块优化的基本思想是：首先按基本块内的四元式序列顺序将所有的四元式构造成一个DAG，然后按构造结点的次序将DAG还原成四元式序列。由于在构造DAG的同时已做了局部优化，所以最后所得到的是优化过的四元式序列。 　　为了DAG构造算法的需要，我们将图5–1中的四元式按照其对应结点的后继结点个数分为四类： 　　(1) ?0型四元式：后继结点个数为0，如图5–1(1)所示； 　　(2) ?1型四元式：有一个后继结点，如图5–1(2)所示； 　　(3) ?2型四元式：有两个后继结点，如图5–1(3)、(4)、(5)所示； 　　(4) ?3型四元式：有三个后继结点，如图5–1(6)所示。;　　我们规定：用大写字母(如A、B等)表示四元式中的变量名(或常数)；用函数Node(A)表示A在DAG中的相应结点，其值可为n或者无定义，并用n表示DAG中的一个结点值。这样，每个基本块仅含0、1、2型四元式的DAG构造算法如下(对基本块的每一个四元式依次执行该算法)： 　　(1) 若Node(B)无定义，则构造一标记为B的叶结点并定义Node(B)为这个结点，然后根据下列情况做不同处理： 　　① 若当前四元式是0型，则记Node(B)的值为n，转(4)。 　　② 若当前四元式是1型，则转(2)①。 　　③ 若当前四元式是2型，则： 　　i. 如果Node(C)无定义，则构造一标记为C的叶结点，并定义Node(C)为这个结点； 　　ii. 转(2)②。;　　(2) ① 若Nod