《《编译程序设计原理》》教案_28823.pptVIP

第八章 代码优化与代码生成 代码优化的任务 通过等价的程序变换，获得执行速度快、占用空间少的程序 代码生成的任务 针对目标语言的特殊性，生成高性能的目标代码（机器相关） 不同阶段的优化 算法优化 有效的数据结构和算法（领域问题） 编译优化 中间代码优化：机器无关 （如：常数计算、公共代码段） 目标代码优化：机器相关 （如：特殊指令、特殊结构） 中间代码优化 局部优化 基本块内部（不包括各种转移控制） 全局优化 循环优化、控制流分析与化简、数据流分析 8.1 基本块和流图 基本块： 控制流从第一语句进入，从最后一条语句离开，语句序列中途没有停止或分枝 流图： 以基本块为结点，按控制流设置有向边 基本块的划分： 三地址语句序列=基本块表 1) 定义入口语句： 代码序列的第一语句 转移语句的目标语句 转移语句的下一条语句 2) 基本块： 一入口语句到下一入口语句之前 一入口语句到转移语句或停语句之间 控制流图的构造 以基本块为结点，以控制流为有向边 流图　Ｇ＝｛Ｎ，Ｅ，n0 ｝ Ｎ：基本块集 n0 ：含首语句的基本块 Ｅ：有向边集合 A ? B A 的出口为转移语句，转向 B 的入口 B 紧跟 A 之后，且 A 的出口不是 goto 或 return 例 8-1：基本块划分和流图 i = m - 1; j = n; v = a[ n ]; while( 1 ) { while( a[++i] v ); 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; 三地址序列： (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) (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] (16) t7 := 4 * i (17) t8 := 4 * j (18) t9 := a[ t8 ] (19) a[ t7 ] := t9 (20) t10 := 4 * j 程序流图 8.2 局部优化 (1) 合并已知量 常数表达式计算 (2) 重新命名临时变量 t1 代替 t2,t4,t6,t7,t10,t11,t12,t15、 t3 代替 t5,t8,t13 (3) 删除公共子表达式 (14)(16)、(17)(20)、(23)(25)、(26)(29) (4) 删除死代码 未出现在程序流图中的代码 赋值为引用的指令 (5) 交换语句次序 减少临时变量 8.3 循环优化 循环体是优化的重点 反复执行 循环的定义 有唯一入口点的强连接子图 强连接子图： 任意两结点间的通路上各结点属于子图 方法 1：代码外提 将循环不变运算移到循环外 例 8-2：程序优化 i = 0; while( i 20 ) { x = 4 * i; i++; y = z * 6 + x; } (3) x := 4 * i (4) i := i + 1 (5) t1 := z *6 (6) y := t1 + x (7) goto (2) (4) x := 4 * i (5) i := i + 1 (6) y := t1 + x (7) goto (3) 方法 2：强度削弱 循环归纳变量相关的强度削弱 X : = K * i + Y 相关计算 i := i + C 归纳变量 （ K、C、Y 为循环不变量） 该为 X := X + K * C （ 设 X 的初值 = Y - K * C ） (4) x := 4 * i (5) i := i + 1 (6) y := t1 + x (7) goto (3) (5) x := x + 4 (6) i := i + 1 (7) y := t1 + x (8) goto (4) 方法 3: 消除归纳变量 利用归纳变量相关的计算代替归纳变量的计算 条件表达式的修改 无用语句的删除 优化效果 语句数、乘除法数、变址运算、一般运算 8.4 目标代码生成 输入：中间代码序列 三地址代码、语法结构树、后缀式 输出：目标代码 绝对机器代码、可再定位机器指令代码、汇编指令