山东农业大学：编译原理课件——循环优化与局部代码改进算法详解

本篇文档主要介绍的是编译原理课程中关于求解回边n->d组成的循环的算法，该算法属于循环优化的一部分，用于在程序设计中识别并处理循环结构以提高代码效率。算法的核心步骤如下： 1. 定义和过程： - `insen(m)` 是插入操作，当结点 `m` 不属于当前循环 (`loop`) 时，将其添加到循环集合中，并将 `m` 下推入工作栈 (`stack`)。这有助于后续的循环检测和优化。 2. 主程序部分： - 初始化工作栈 `Stack` 为空，将起始结点 `d` 插入循环 (`loop` 初始为 `{d}`)。 - 通过一个 while 循环，不断从工作栈中取出结点 `m`，然后遍历其前驱结点集 `P(m)`，将这些结点插入循环中。这样可以检查和优化循环内部的依赖关系。 3. 优化技术： - 本章教学重点是局部优化和循环优化，包括： - 局部优化：如合并常量计算、消除公共子表达式、削减计算强度和删除无用代码。这是在基本块（即顺序执行的语句序列）级别进行的，旨在简化代码并减少不必要的计算。 - 循环优化：涉及到循环不变式外提（将循环中不会改变的性质提取出来）、归纳变量删除（删除循环中的冗余变量）等技术。这些技术针对循环结构的特性，能够显著提高性能。 4. 代码优化的分类： - 机器相关的优化：针对特定计算机架构进行的优化，如针对指令集架构的优化。 - 机器无关的优化：在语法分析和中间代码阶段进行，适用于不同计算机平台的语言结构。 5. 优化原则： - 等价原则：优化后代码的运行结果不变，但速度提升或存储空间减小。 - 有效原则：确保优化带来的实际益处。 - 合算原则：追求低代价的优化效果。 6. 数据流和控制流分析： - 在全局优化中，需要分析程序的控制流和数据流，这是为了处理非线性程序段的复杂性，以找出更高效的优化策略。 本章节讲解了在编译原理中如何利用算法来优化循环结构，通过局部和循环优化技术，提升程序的运行效率。理解和掌握这些概念和技术对于编写高效代码至关重要。同时，了解优化的分类、原则以及基本方法，可以帮助程序员更好地设计和实现优化策略。