编译原理之代码优化共47页文档

解决的问题
－ 定值“传播”
数据流归属
－ 任意路径、向前流的数据流分析 － IN[B]，到达基本块入口处定值集合 － OUT[B]，到达基本块出口处定值集合 － GEN[B]，基本块产生且能到达基本块出口的定值集合 － KILL[B]，由基本块注销的定值集合（这些定值不能传 播或到达到块出口）
数据流应用
OUT[B] = GEN[B] ∪(IN[B]-KILL[B])
全路径
IN[B] = ∩OUT[P] , P∈Pred(B)
IN[B] = GEN[B] ∪(OUT[B]-KILL[B]) OUT[B] = ∩IN[S] , S∈Succ(B)
表1. 数据流分析方程
25.06.2020
《编译原理与技术》之代码优化
《编译原理与技术》之代码优化
7
1 2 3
4
6
5
7
1
2 3
4
5
6
7
8
8
10
9
e.g.深度优先扩
展树
9
Leabharlann Baidu
10
e.g. 一个流图
前序遍历：1->2->3->4->6->7->8->10->8->9->8->7->6->4->5->4->3->2->1
深度优先次序：1，2，3，4，5，6，7，8，9，10
25.06.2020
•代码优化的目标
提高最终目标代码的运行效率（性能） － 时间：运行的更快 － 空间：降低内存需求
• 保持源程序的语义
代码优化（续）
－ 全局数据流分析技术
25.06.2020
《编译原理与技术》之代码优化
2
•全局数据流分析
基本块“产生” 的相关数据流信
息
到达基本块出口 处的相关数据流
信息
IN[B]
15
前驱1 OUT: dm : x:= …
前驱2 OUT: dn : x:= …
IN[B] … ds : s := …x… … dt : x := … … du : x := …
…
dm和dn ：我们被dt所 “屏蔽”。不知何时上 了“注销”榜？
dt : 你们歇着吧。我要 Go Go Go
25.06.2020
OUT[B]《=编?译原理与技术》之代码优化
14
前驱1 OUT: dm : x:= …
前驱2 OUT: dn : x:= …
IN[B] … ds : s := …x… … dt : x := … … du : x := …
…
dm和dn ：再走一 程见 dt， ^_^
25.06.2020
OUT[B]《=编?译原理与技术》之代码优化
IN[B]
…
25.06.2020
OUT[B]《=编?译原理与技术》之代码优化
13
前驱1
前驱2
OUT: dm : x:= …
OUT: dn : x:= …
IN[B] … ds : s := …x… … dt : x := … … du : x := …
dm和dn ：一路无险 遇 ds
…
25.06.2020
《编译原理与技术》之代码优化
8
•全局数据流方程求解
向前流
向后流
问题
初始值
问题
初始值
任意 到达-定值/ud链
∅
活跃变量
∅
路径 未初始化变量 所有变量
du链
∅
全路 径
可用表达式 复写传播
∅ 非常忙表达式 ∅ ∅
表2. 常用的数据流分析
25.06.2020
《编译原理与技术》之代码优化
9
•到达－定值数据流分析
6
•全局数据流方程求解
迭代计算：直至某先后两次迭代计算结果一样 迭代次序
－ 向前流：流图深度优先次序 － 向后流：流图深度优先次序的逆序 － 流图深度优先次序：
－ 对流图进行深度优先遍历，得到流图深度 优先扩展树；对该树进行前序遍历时最后
访问结点的逆序 迭代初始计算（值）
25.06.2020
到达基本块入口处 的相关数据流信息
GEN[B] KILL[B]
基本块
OUT[B]
基本块“注销” 的相关数据流信
息
25.06.2020
《编译原理与技术》之代码优化
3
•全局数据流分析
数据流的“方向”
－ 正向（向前）数据流：与控制流方向一致
前驱1 控制流
25.06.2020
前驱2 基本块B
－ OUT[B]由IN[B]来计算 － IN[B]则由B的所有前驱结
数据流
《编译原理与技术》之代码优化
5
•全局数据流分析
向前流
任意 路径
OUT[B] = GEN[B] ∪ (IN[B]-KILL[B]) IN[B] = ∪OUT[P] , P∈Pred(B)
向后流
IN[B] = GEN[B] ∪(OUT[B]-KILL[B]) OUT[B] = ∪IN[S] , S∈Succ(B)
点的OUT来决定
表示数据流信息交汇（合流）处
数据流
《编译原理与技术》之代码优化
4
•全局数据流分析
数据流的“方向”
－ 反向（向后）数据流：与控制流方向相逆
基本块B
后继1 控制流
25.06.2020
－ IN[B]由OUT[B] 来计算 － OUT [B]则由B的所有后继结
点的IN来决定
后继2
表示数据流信息交汇（合流）处
OUT[B]《=编?译原理与技术》之代码优化
16
前驱1 OUT: dm : x:= …
前驱2 OUT: dn : x:= …
IN[B] … ds : s := …x… … dt : x := … … du : x := …
…
dt：等等，我咋也上榜 了？唉，既生t，何生u? du：数“流”人，还 看…
定值与引用
d : x := y + z // 语句d 是变量x的一个定值点
流图中有路径d---->u， 且该路径上没有x的其 它（无二义）定值。
u : w := x + v // 语句u 是变量x的一个引用点
变量x在d点的定值到达u点
25.06.2020
《编译原理与技术》之代码优化
10
•到达－定值数据流分析
…
控制流
OUT[B] = ?
25.06.2020
《编译原理与技术》之代码优化
12
前驱1 OUT: dm : x:= …
前驱2 OUT: dn : x:= …
IN[B] … ds : s := …x… … dt : x := … … du : x := …
英雄惜英雄，dm 和 dn 相会在汇流点，共赴
－ ud链，即引用－定值链。可以据此判断基本块内的某 变量引用，其值来自何方（定值）。如应用于循环不变式 的寻找。
25.06.2020
《编译原理与技术》之代码优化
11
前驱1 OUT: dm : x:= …
前驱2 OUT: dn : x:= …
IN[B] … ds : s := …x… … dt : x := … … du : x := …