第十章 优化

10.2 局 部 优 化
基本块的变换 • 三地址语句x := y + z引用y和z并对x定值 三地址语句x 引用y 并对x • 一个名字的值在基本块的某一点以后还要引 用的话，我们说这个名字在该点是活跃 活跃的 用的话，我们说这个名字在该点是活跃的
10.2 局 部 优 化
• 合并已知量 a := 2 ......(中间没有改变 的值 中间没有改变a的值 中间没有改变 的值) b := a * 4 //可以变换为 可以变换为b:=8 可以变换为 • 临时变量改名
–序列的第一个语句是入口语句 序列的第一个语句是入口语句 –能由条件转移语句或无条件转移语句转到的语句 能由条件转移语句或无条件转移语句转到的语句 是入口语句 –紧跟在条件转移语句或无条件转移语句后面的语 紧跟在条件转移语句或无条件转移语句后面的语 句是入口语句
• 每个入口语句到下一个入口语句之前的语句 每个入口语句到下一个入口语句之前的语句 到下一个 序列构成一个基本块
(3) t1 := 4* i (4) t2:= a[t1] (5) t3 := 4* I (6) t4 := b[t3] (7) t5 := t2 * t4 B2 (8) t6 := prod + t5 (9) prod := t6 (10) t7 := i +1 (11) i := t7 (12) if i <= 20 goto (3)
10.2 局 部 优 化
• 交换相邻的独立语句 t1 := b + c t2 := x + y t2 := x + y t1 := b + c 当且仅当x和 都不是 都不是t 都不是t 当且仅当 和y都不是 1，b和c都不是 2 和 都不是 • 代数变换 x := x + 0 可以删除 x := x * 1 可以删除 x := y **2 ** 改成x := y * y 改成 有没有基本块优化的形式化方法？ 有没有基本块优化的形式化方法？
10.2 局 部 优 化
(1) (2) (3) (4) (5 ) (6 ) (7 ) (8 ) (9 ) (10) (11) (12 ) prod := 0 i := 1 t1 := 4* i * t2:= a[t1] t3 := 4* i * t4 := b[t3] t5 := t2 * t4 t6 := prod + t5 prod := t6 t7 := i +1 i := t7 if i <= 20 goto (3) (1)prod := 0 (2) i := 1 B1
10.3 循环优化
• 循环是程序中那些可能反复执行的代码序列。 循环是程序中那些可能反复执行的代码序列。 • 对循环中的代码，可以实行代码外提、强度削 对循环中的代码，可以实行代码外提、 弱和删除归纳变量等优化 • 10．3．l 代码外提 ． ． • 10．3．2 强度削弱 ． ． • 10．3．3 删除归纳变量 ． ．
B5 x=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=x; t6 := 4 * i x := a[t6] t7 := 4 * i t8 := 4 * j t9 := a[t8] a[t7] := t9 t10 := 4 * j a[t10] := x goto B2 t6 := 4 * i x := a[t6] t7 := t6 t8 := 4 * j t9 := a[t8] a[t7] := t9 t10 := t8 a[t8] := x goto B2
10.1 优化的概述
(4)代码外提 代码外提 • 代码外提是循环优化的一种 代码外提是循环优化的一种 • 循环优化的其它重要技术
– 归纳变量删除 – 强度削弱
例：while (i <= limit − 2 ) … 变换成 t = limit − 2; while (i <= t ) …
10.1 优化的概述
10.1 优化的概述
(2)复写传播 复写传播 • 形成为 := g的赋值叫做复写 形成为f 的赋值叫做复写 的赋值叫做 • 优化过程中会大量引入复写
t6 := 4 * i x := a[t6] t7 := 4 * i t8 := 4 * j t9 := a[t8] a[t7] := t9 t10 := 4 * j a[t10] := x goto B2 t6 := 4 * i x := a[t6] t7 := t6 t8 := 4 * j t9 := a[t8] a[t7] := t9 t10 := t8 a[t10] := x goto B2
10.2 局 部 优 化
怎样为三地址语句序列生成目标代码？ 怎样为三地址语句序列生成目标代码？
begin |(1) prod := 0 prod := 0; |(2) i := 1 i := 1; |(3) t1 := 4* i * do begin |(4) t2:= a[t1] prod := prod + a[i] * b[i];|(5 ) t3 := 4* i * i := i +1 |(6 ) t4 := b[t3] end while i <= 20 |(7 ) t5 := t2 * t4 end |(8 ) t6 := prod + t5 |(9 ) prod := t6 |(10) t7 := i +1 |(11) i := t7 |(12 ) if i <= 20 goto (3)
10.1 优化的概述
(2)复写传播 复写传播 • 复写传播是在复写语句 := g后，尽可能用 代 复写传播是在复写语句f 后 尽可能用g代 表f，目的是使某些变量的赋值变为无用 ，
t6 := 4 * i x := a[t6] t7 := 4 * i t8 := 4 * j t9 := a[t8] a[t7] := t9 t10 := 4 * j a[t10] := x goto B2 t6 := 4 * i x := a[t6] t7 := t6 t8 := 4 * j t9 := a[t8] a[t7] := t9 t10 := t8 a[t10] := a[t6] goto B2 t6 := 4 * i x := a[t6] t7 := t6 t8 := 4 * j t9 := a[t8] a[t6] := t9 t10 := t8 a[t8] := a[t6] goto B2
10.1 优化的概述
(1) 公共子表达式删除 B5 x=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=x;
t6 := 4 * i x := a[t6] t7 := 4 * i t8 := 4 * j t9 := a[t8] a[t7] := t9 t10 := 4 * j a[t10] := x goto B2
10.2 局 部 优 化
10.2.2 基本块的 基本块的DAG表示 表示 1）图的叶结点以标识符或常数作为标记 图的内部结点以一运算符作为标记， 2）图的内部结点以一运算符作为标记，表示该 结点是应用该运算符对其后继结点所代表的 值进行运算的结果 各结点可能附加一个或多个标识符， 3）各结点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 算法演示
10.3 循环优化
代码外提 • 将循环不变语句提到循环的前置结点中 • 并不是所有的循环不变语句都可以外提 • 我们讨论三个条件（并非是必要条件） 我们讨论三个条件（并非是必要条件）
10.3 循环优化
语句s 语句 : x := y+ z可以外提的条件 可以外提的条件 • 含s的块是循环所有出口结点的必经结点 的块是循环所有出口 的块是循环所有出口结点的必经结点
(1) i := m −1 (2) j := n (3) t1 := 4 * n (4) v := a[t1] (5) i := i + 1 (6) t2 := 4 * i (7) t3 := a[t2] (8) if t3 < v goto (5)
10.1 优化的概述
本节所用的例子 i = m −1; j = n; v = a[n]; while (1) { do i = i +1; while(a[i]<v); do j =j −1;while (a[j]>v); if (i >= j) break; x=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=x; } x=a[i]; a[i]=a[n]; a[n]=x; (9) j := j −1 (10) t4 := 4 * j (11) t5 := a[t4] (12) if t5>v goto (9) (13) if i >=j goto (23) (14) t6 := 4 * i (15 ) x := a[t6] . . .
(5) 强度削弱和归纳变量删除 B3 • j和t4的值步伐一致地变化 和 j := j −1 • 这样的变量叫做归纳变量 这样的变量叫做归纳变量 t4 := 4 * j • 在循环中有多个归纳变量时， := a[t ] 在循环中有多个归纳变量时， t5 4 也许只需要留下一个 if t5 > v goto B3 • 这个操作由归纳变量删除 过程来完成 • 对本例可以先做强度削弱 它给删除归纳变量创造机会
10.1 优化的概述
10.1.1 代码改进变换的原则 • （1）等价原则。经过优化后不应改变程序运 等价原则。 行的结果。 行的结果。 • （2）有效原则。使优化后所产生的目标代码 有效原则。 运行时间较短，占用的存储空间较小。 运行时间较短，占用的存储空间较小。 • （3）合算原则。应尽可能以较低的代价取得 合算原则。 较好的优化效果。 较好的优化效果。
i := m −1 j := n t1 := 4 * n v := a[t1]
B1
i := i + 1 B2 t2 := 4 * i t3 := a[t2] if t3 < v goto B2 j := j −1 B3 t4 := 4 * j t5 := a[t4] if t5 > v goto B3 if i >= j goto B6 B5 B4 B6