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第八章 中间代码优化

第八章 中间代码优化. 引言 常量表达式优化 公共表达式优化 循环不变式外提. 优化的目标： 优化的要求： 优化的对象： 深层循环和下标变量地址的计算 优化的种类： 常表达式优化（合并常数项） 公共表达式优化（消除重复操作） 循环不变表达式外提 削减运算强度等等 优化方法： 全局优化：全局信息 局部优化：局部信息. 基本块和程序流图. 基本块： 单入口单出口的程序段。 程序流图： 以基本块为结点的有向图，有向边表示 程序执行的流程。 中间代码基本块的划分：

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第八章 中间代码优化

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Presentation Transcript

  1. 第八章 中间代码优化 • 引言 • 常量表达式优化 • 公共表达式优化 • 循环不变式外提

  2. 优化的目标： • 优化的要求： • 优化的对象：深层循环和下标变量地址的计算 • 优化的种类： 常表达式优化（合并常数项） 公共表达式优化（消除重复操作） 循环不变表达式外提 削减运算强度等等 • 优化方法： 全局优化：全局信息 局部优化：局部信息

  3. 基本块和程序流图 • 基本块：单入口单出口的程序段。 • 程序流图：以基本块为结点的有向图，有向边表示 程序执行的流程。 • 中间代码基本块的划分： 初始代码为第一个基本块的入口  遇转移性中间代码时，结束当前基本块，下一条 代码作为新基本块的入口  遇标号性代码结束当前基本块，代码本身作为新 基本块的入口。  遇（ASSIG, A, X）时，如果X为引用型形参时结 束当前块，并作为该块的出口。

  4. 基本块划分的例子 y := 1 ; L: if A and B then x := 0 else y := 0 ; x := x + 1 ; y := y – 1 ; while x + y > 0 do x := x - 1 ; z := 0 ;

  5. B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 程序流图例 基本块划分的例子 B1:(ASSIG ,1,_,y) B2:(LABEL,L) (AND, A, B, t) (THEN,t,_,_) B3:(ASSIG,0,_,x) (ELSE,_,_,_) B4:(ASSIG,0,_,y) (ENDIF,_,_,_) B5:(ADDI,x,1,t1) (ASSIG,t1,_,x) (SUBI,y,1,t2) (ASSIG,t2,_,y) B6:(WHILE,_,_,) (ADDI,x,y,t3) (GT,t3,0,t4) (DO,t4,_,_) B7:(SUBI,x,1,t5) (ASSIG,t5,_,x) (ENDWHILE,_,_,_) B8:(ASSIG,0,_,z)

  6. 常表达式局部优化 • 常表达式：任何时候都取固定常数值的表达式 • 处理思想：针对每个基本块，如果一个多元式的两 个分量的值已知，则计算其值，并删掉 相应的中间代码。 • 原理：常量定值表ConsDef：(Var,Val)。  基本块入口置ConstDef为空；  对当前多元式的分量利用ConstDef表进行值代换；  新多元式形如（，A, B,t）:如果A和B是常数， 则计算AB的值v，并将（t,v）填入ConsDef表。并 删除该多元式 形如（ASSIG，A, B）:如果A是常数，则把（B,A） 填入ConsDef表，若已有B项，只需修改其值； 否则从ConsDef中删除B的登记项。

  7. 常表达式局部优化的例子 源程序 中间代码 ConstDef 优化后的代码 a:=1 (ASSIGN, 1,a) (a,1 ) (ASSIGN,1,a) b:=a+1 (ADDI,a,1,t1) (a,1)(t1,2) （ ) (ASSIGN,t1,b) (a,1)(t1,2)(b,2)(ASSIGN,2,b) a:=x (ASSIGN, x,a) (t1,2)( b,2) (ASSIGN,a,x) c:=b+5 (ADDI,b,5,t2) (t1,2)(b,2)(t2,7)( ) (ASSIGN,t2,c) (t1,2)(b,2) (t2,7)(c,7) (ASSIGN,7,c)

  8. 基于值编码的公共表达式局部优化 • 按值等价原理 • 优化思想： 对一个多元式的分量分别编码，具 有相同编码的分量等价。 • 值编码表ValuNnm: • 可用表达式代码表UsableExpr • 临时变量等价表TempEqua

  9. 基于值编码的ECC优化算法 • 入口处初始化：ValueNum,UsableExp和TempEqua为空。 • 对当前多元式用TempEqua等价替换，生成NewTuple. • 如果NewTuple的A和B分量是未编码的，则编新码； • 如果多元式形如： dk:(, A, B, tk )若存在diUsableExpr使得dk是 di的ECC，则删掉dk，将(tk,ti)填入TempEqua表； 否则，为tk编码；把dk加入到UsableExpr表； dk:(ASSIG, A, B )则令B的值编码等于A的值编码，填入ValuNum表中；从UsableExpr删除所有含B的 中间代码。

  10. 基于值编码的优化实例 A:=B*C+B*C D:=B E:=D*C+B*C

  11. 循环不变式外提优化 • 循环的识别：识别循环的入口、重复体、出口部分 • 识别方法：基于程序文本，基于程序图。 • 外提对象：循环不变式 • 安全性: 除法表达式不能外提(除零溢出) 赋值表达式不能外提(不一定执行该循环） • 外提原理： 定义LoopDef是在循环体内被定义的变量集合; 对每层循环记录LoopDef; 若循环体内的多元式( ,A,B,t)中的A,B不在本 层的LoopDef中,则把( ,A,B,t)外提到循环体 的入口处。

  12. 循环优化实例 i:=1 while i<=100 do begin z:=i*k*5 a:=2*k+2*k*2 i:=i+1; end

  13. ( , i ,100, t1 ) ([ ], A,t1, t2 ) ( , i ,100, t1 ) ([ ], A,t1, t2 ) ( , j ,10, t3 ) ([ ], t2, t3, t4 ) ( , i , j, t6 ) ( , j ,10, t3 ) ([ ], t2, t3, t4 ) ( , i , j, t6 ) ([ ], t4, k , t5 ) ( , t6,k, t7 ) ( , t7, t5 ) ([ ], t4, k , t5 ) ( , t6,k, t7 ) ( , t7, t5 ) 外提实例 FOR i :=0 TO 9 DO FOR j :=0 TO 9 DO FOR k:=0 TO 9 DO A[i][j][k]:=(ij)k ENDFOR ENDFOR ENDFOR ( , i ,100, t1 ) ([ ], A,t1, t2 ) ( , j ,10, t3 ) ([ ], t2, t3, t4 ) ([ ], t4, k , t5 ) ( , i , j, t6 ) ( , t6,k, t7 ) ( , t7, t5 )

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