中間代碼優(yōu)化第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.1中間代碼優(yōu)化概述為什么在中間代碼上進行優(yōu)化？有些優(yōu)化只在中間代碼一級進行優(yōu)化的目標(biāo)最小的代價，提高目標(biāo)程序運行速度是否優(yōu)化，優(yōu)化到何種程度取決于編譯器設(shè)計者中間代碼優(yōu)化的分類按照優(yōu)化范圍：分為局部優(yōu)化和非局部優(yōu)化(循環(huán)優(yōu)化和全局優(yōu)化)按照優(yōu)化方法：分為常量表達式優(yōu)化，公共子表達式優(yōu)化，循環(huán)不變量外提優(yōu)化第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.1中間代碼優(yōu)化概述常量表達式優(yōu)化(合并常數(shù))v=a*b+c,若a=2,b=3,c=5則可用v=11替換u=v+3;u替換成14公共子表達式節(jié)省(消除重復(fù)操作)t=b*c;e=b*c+b*c;c=b*c+10;d=b*c+d;t=b*c;e=t+t;c=b*c+10;d=b*c+d;循環(huán)不變量外提while(k<10){a[k]=b*c;k=k+1}t=b*c;while(k<10){a[k]=t;k=k+1;}第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.2基本塊劃分基本塊是指程序的一組順序執(zhí)行的語句序列，其中只有一個出口和一個入口。入口：基本塊的第一條語句；出口：基本塊的最后一條語句；語句1語句2語句n語句1語句2語句n語句1語句2語句n第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.2基本塊劃分基本塊劃分方法：第一條四元式作為第一個基本塊的入口；當(dāng)遇到標(biāo)號性四元式時，結(jié)束當(dāng)前基本塊，該標(biāo)號性四元式作為新基本塊的入口；當(dāng)遇到轉(zhuǎn)移性四元式時，結(jié)束當(dāng)前基本塊，并把該轉(zhuǎn)移性四元式作為當(dāng)前基本塊的出口；當(dāng)遇到賦值四元式(ASSIG,A,_,x)，且x為變參時，結(jié)束當(dāng)前基本塊，并把該四元式作為當(dāng)前基本塊的出口。第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.2基本塊劃分標(biāo)號性四元式：(LABEL,-,-,L)(ENTRY,Lf,size,Level)(WHILE,-,-,-)(ENDIF,-,-,-)轉(zhuǎn)移性四元式：(JMP/JMP0/JMP1,-,-,L)(THEN,E,-,-)(ELSE,-,-,-)(DO,E,-,-)(ENDWHILE,-,-,-)(ENDFUNC,-,-,-)第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四設(shè)有源程序如下：

y=1;L:ifAandBthenx=0elsey=0;x=x+1;y=y-1;whilex+y>0dox=x-1;z=0;(ASSIG,1,-,y)(LABEL,-,-,L)(AND,A,B,t)(THEN,t,-,-)(ASSIG,0,-,x)(ELSE,-,-,-)(ASSIG,0,-,y)(ENDIF,-,-,-)(ADDI,x,1,t1)(ASSIG,t1,-,x)(SUBI,y,1,t2)(ASSIG,t2,-,y)(WHILE,-,-,-)(ADDI,x,y,t3)(GT,t3,0,t4)(DO,t4,-,-)(SUBI,x,1,t5)(ASSIG,t5,-,x)(ENDWHILE,-,-,-)(ASSIG,0,-,z)第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四(ASSIG,1,-,y)(LABEL,-,-,L)(AND,A,B,t)(THEN,t,-,-)(ASSIG,0,-,x)(ELSE,-,-,-)(ASSIG,0,-,y)(ENDIF,-,-,-)(ADDI,x,1,t1)(ASSIG,t1,-,x)(SUBI,y,1,t2)(ASSIG,t2,-,y)(WHILE,-,-,-)(ADDI,x,y,t3)(GT,t3,0,t4)(DO,t4,-,-)(SUBI,x,1,t5)(ASSIG,t5,-,x)(ENDWHILE,-,-,-)(ASSIG,0,-,z)B1B2B3B4B5B6B7B8第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四程序流圖：以基本塊為結(jié)點的有向圖在一個基本塊上進行的優(yōu)化稱為局部優(yōu)化在多個基本塊上進行的優(yōu)化稱為非局部優(yōu)化循環(huán)優(yōu)化(多個基本塊)全局優(yōu)化(整個程序流圖)B2B5B3B4B1B6B7B8第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.3常量表達式的局部優(yōu)化常量表達式：任何時候都取固定常數(shù)值的表達式優(yōu)化方法：用常量值替換原來的運算i=30;j=2*i;k=i*j;可用k=1800代替優(yōu)化的關(guān)鍵：知道哪些量取常數(shù)值方法：建立常量定義表ConDef(id,value)優(yōu)化算法：在入口處，ConDef為空；讀取一個四元式tuple,對tuple中的分量進行值替換得newtuple;若newtuple是(,A,B,t)情形：且A,B都是常數(shù)值，則計算AB的值v，并在ConDef中填入(t,v),同時刪除四元式(,A,B,t)；若newtuple是(ASSIG,A,-,B)情形：若A是常數(shù)，則把(B,A)填入ConDef中(若已有B的表項，則只需修改B的值)；否則，從ConDef中刪除B的表項。重復(fù)2-4直到基本塊結(jié)束第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四x=10y=x+1;x=a;z=y+5;(ASSIG,10,-x)(ADDI,x,1,t1)(ASSIG,t1,-,y)(ASSIG,a,-,x)(ADDI,y,5,t2)(ASSIG,t2,-,z)ConDefx10t111y11t216z161116第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.4公共表達式的局部優(yōu)化等價四元式:兩個運算型四元式(1,A1,B1,t1)和(2,A2,B2,t2)，若1=2,A1和A2的值相同，B1和B2的值相同，則稱這兩個四元式等價公共表達式節(jié)省：當(dāng)一個基本塊中出現(xiàn)多個等價四元式時，除第一個四元式以外，其他的均可節(jié)省。關(guān)鍵：判斷四元式等價方法：建立可用表達式表UsableExpr

建立值編碼表ValuNum(id,Vno)

建立臨時變量等價表PAIR:(ti,tj)第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四在基本塊入口處，置ValuNum,UsableExpr,PAIR為空逐條掃描基本塊的中間代碼。對當(dāng)前四元式tuple中運算分量進行等價替換(用PAIR替換)，設(shè)所得代碼為newtuple.如果newtuple是dj:(,A’,B’,tj)，進行如下操作：若A’是首次出現(xiàn)，則把(A’,NewVN)填入ValuNum;若B’是首次出現(xiàn)，則把(B’,NewVN)填入ValuNum;若存在di:(,A,B,ti)UsableExpr,使得dj代碼是di代碼的公共表達式，則刪除tuple,將(ti,tj)填入PAIR，同時(tj)=(ti);否則，把(tj,NewVN)填入ValuNum中，把dj加到UsableExpr中；如果newtuple是dj:(ASSIG,A’,-,B’)，進行如下操作：從UsableExpr中刪除含B’的所有可用表達式代碼；若A’是首次出現(xiàn)，則把(A’,NewVN)填入ValuNum； 令(B’)=(A’);第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四1.(*,b,c,t1)2.(*,b,c,t2)3.(+,t1,t2,t3)4.(:=,t3,-,a)5.(:=,b,-,d)6.(*,d,c,t4)7.(*,b,c,t5)8.(+t4,t5,t6)9.(:=,t6,-,e)ValuNumUsableExprPAIR(b,1)(c,2)(t1,3)1(t2,t1)(t2,3)(t3,4)3(a,4)(d,1)(t4,3)(t4,t1)(t5,3)(t5,t1)(t6,4)(t6,t3)(e,4)t1t1t1t3第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.5循環(huán)不變式外提優(yōu)化思想:將值在循環(huán)里不發(fā)生改變的表達式運算提到循環(huán)外面進行i=1;whilei<1000doa[i]=x*y;i=1;t=x*y;whilei<1000doa[i]=t;關(guān)鍵：識別循環(huán)結(jié)構(gòu)(循環(huán)入口，循環(huán)體，循環(huán)出口)判斷循環(huán)不變式判斷循環(huán)不變量方法：識別循環(huán)：(WHILE,-,-,-)–入口

(DO,e.form,-,-)–循環(huán)體開始

(ENDWHILE,-,-,-)–出口識別循環(huán)不變量：建立循環(huán)定義表LoopDef第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.5循環(huán)不變式外提優(yōu)化外提對象:除法運算不外提whileedo ify=0thenx=y; elsex=a/y;賦值不外提:(賦值操作的左部和右部都是循環(huán)不變式)外提策略：凡是循環(huán)不變式都外提只外提一定被執(zhí)行的循環(huán)不變式第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.5循環(huán)不變式外提優(yōu)化生成中間代碼過程中構(gòu)造本層循環(huán)的LoopDef;當(dāng)結(jié)束一層循環(huán)的中間代碼時，做如下操作：掃描本層循環(huán)的一個中間代碼，設(shè)(,A,B,t)若不是可外提操作碼，則轉(zhuǎn)1掃描下一代碼；若是外提操作碼，則檢查A,B是否屬于本層LoopDef，若都不屬于，則轉(zhuǎn)4，否則轉(zhuǎn)1；若A和B都是本層循環(huán)不變量，則作：將(,A,B,t)外提到本層循環(huán)入口處；把t從本層LoopDef移到外層LoopDef.刪除原(,A,B,t)。重復(fù)1-4直到本層循環(huán)結(jié)束。第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四i=1;whilei<=100dobeginz=i*k*5;a=2*k+2*k*2;i=i+1;end(ASSIG,1,-,i)(WHILE,-,-,-)(LE,i,100,t1)(DO,t1,-,-)(MULTI,i,k,t2)(MULTI,t2,5,t3)(ASSIG,t3,-,z)(MULTI,2,k,t4)(MULTI,t4,2,t5)(ADDI,t4,t5,t6)(ASSIG,t6,-,a)(ADDI,i,1,t7)(ASSIG,t7,-,i)(ENDWHILE,-,-,-)第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四(ASSIG,1,-i)(WHILE,-,-,-)(LE,i,100,t1)(DO,t1,-,-)(MULTI,i,k,t2)(MULTI,t2,5,t3)(ASSIG,t3,-,z)(ASSIG,t6,-,a)(ADDI,i,1,t7)(ASSIG,t7,-,i)(ENDWHILE,-,-,-)1……j-1jt1t2t3zt4t5t6at7i………………LoofDefi(ASSIG,1,-i)(MULTI,2,k,t4)(MULTI,t4,2,t5)(ADDI,t4,t5,t6)(WHILE,-,-,-)(LE,i,100,t1)(DO,t1,-,-)(MULTI,i,k,t2)(MULTI,t2,5,t3)(ASSIG,t3,-,z)(ASSIG,t6,-,a)(ADDI,i,1,t7)(ASSIG,t7,-,i)(ENDWHILE,-,-,-)循環(huán)不變式外提應(yīng)從最內(nèi)層循環(huán)開始！(MULTI,2,k,t4)(MULTI,t4,2,t5)(ADDI,t4,t5,t6)第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期四8.6其他各類優(yōu)化介紹消減運算強度：用強度低的運算代替強度高的運算forj=1to100doa[j]=j*3+10m=13