代码优化技术：局部优化与循环优化

"循环的查找-编译原理课件 山东农业大学" 在计算机科学和编译原理中，循环查找是一个重要的概念，特别是在代码优化的上下文中。循环是程序中的一个关键结构，它允许重复执行一段代码，直到满足特定条件为止。在描述中提到的“循环的查找”可能是关于如何在程序的循环结构中识别、分析和优化循环的讨论。 循环的定义是一个具有唯一入口结点的强连通子图。在计算机科学中，一个强连通子图意味着图中的每个节点都可以通过一系列边到达其他任何节点，并且这些节点都属于同一子图。对于循环来说，这个唯一入口结点是循环开始的地方，而其他结点则构成了循环体。 课程提到了代码优化，这是编译器设计的关键部分，旨在提高程序的运行效率或减少资源消耗。优化分为几个阶段和类别： 1. **优化技术简介**：介绍优化的目标，即产生运行更快、占用存储空间更小的代码，同时保持与原始代码的等价性，即行为不变。 2. **局部优化**：发生在基本块级别，包括合并已知量、消除公共子表达式、削减计算强度和删除无用代码。基本块是一系列连续执行的语句，只有一个入口和一个出口。 3. **控制流分析和循环优化**：循环优化是针对循环结构的特定优化技术，例如循环不变式外提（将不变的计算移出循环）、归纳变量删除（去除不需要的迭代变量）和计算强度削减（减少循环内部的计算次数）。 4. **数据流分析与全局优化**：全局优化分析整个程序，涉及更复杂的控制流和数据流分析，以找出跨越多个基本块或函数的优化机会。 5. **优化器的地位和结构**：优化器是编译器的一部分，它接收中间代码并进行变换，以生成优化的目标代码。它既可以是与机器相关的，也可以是与机器无关的，具体取决于优化阶段。 6. **优化原则**：包括等价原则（保持代码行为不变）、有效原则（确保优化确实带来性能提升）和合算原则（优化成本应小于收益）。 7. **分类**：按与机器相关程度分为机器相关优化和机器无关优化，按优化范围分为局部优化、循环优化和全局优化。 8. **具体优化技术**：包括合并常量计算、消除公共子表达式、削减计算强度、删除无用代码、循环不变表达式外提和归纳变量删除等。 在实际的编译过程中，这些优化技术被应用于源代码的不同阶段，以生成更高效的目标代码，从而提高程序的运行性能。通过对代码的精心分析和变换，编译器能够识别出可以改进的地方，使得程序在运行时更加高效。在学习编译原理时，理解和掌握这些优化技术对于编写高性能的软件至关重要。