代码优化技术：局部优化与循环优化

"该资源是山东农业大学的一份关于编译原理的课件，重点讨论了代码优化技术，特别是局部优化和循环优化。课件中通过实例解析了如何在基本块中进行优化，如合并常量计算、消除公共子表达式、删除无用代码等，并提到了循环不变式外提和归纳变量删除等循环优化策略。" 在编译原理中，代码优化是一个关键环节，其目标是提高程序的运行效率，减小存储需求，或者同时实现这两者。优化可以分为多个层次，其中包括与机器相关和与机器无关的优化。与机器相关的优化通常在目标代码生成阶段进行，考虑特定硬件特性；而与机器无关的优化则更多地关注编程语言本身的结构。 局部优化是针对程序中的基本块进行的，这些基本块是仅有一个入口和一个出口的语句序列。局部优化的常见策略包括： 1. **合并已知量**：如果某个值在基本块内多次使用且其计算结果是确定的，可以将其计算结果提前并保存，减少重复计算。 2. **消除公共子表达式**：如果一个表达式在程序中多次出现且其结果不会改变，可以计算一次并存储结果，避免重复计算。 3. **削减计算强度**：优化计算顺序，减少不必要的运算，比如在不影响结果的情况下提前计算消耗较少计算资源的表达式。 4. **删除无用代码**：识别并移除那些不会影响程序最终结果的语句，如未使用的赋值、死代码等。 循环优化主要针对程序中的循环结构，旨在减少循环内部的计算次数和提高循环效率。常见的循环优化技术包括： 1. **循环不变式外提**：将循环不变的计算移到循环外面，避免在每次迭代中重复计算。 2. **归纳变量删除**：如果循环中存在可以通过迭代公式推导的变量，可以替换为这个公式，减少实际计算。 课件中还提到了DAG（有向无环图）在表示和优化中的应用，DAG是一种有效的工具，用于表示基本块间的依赖关系，帮助分析和优化代码。 此外，教学内容涵盖了控制流分析和数据流分析，这些都是全局优化的基础。全局优化涉及整个程序，需要分析控制流图（CFG）和数据流图（DFG），以理解和改进程序的控制流和数据流特性，实现更深层次的优化。 代码优化器在编译器中扮演着重要角色，它接收语法和语义分析后的中间代码，通过应用各种优化技术生成更高效的目标代码。优化编译器需要在优化效果和编译时间之间找到平衡，遵循等价、有效和合算的原则，确保优化后的代码既准确又高效。