Question

我正在做一个实验，第一步是展开一个循环（来自C / C ++）十几次（例如：10,50等）并输出C / C ++展开的代码。是否有任何工具可用于自动化这种展开？

换句话说，我需要的是：

C/C++ source/loop --->> TOOL (Unroll by X) ---->  Unrolled C/C++ source/loop

Answer 1

我们的源到源转换引擎， DMS Software Reengineering Toolkit，带有C++17 front end的按钮即可完成此操作。

DMS可以接受explicit source-to-source transformation rules。

个人规则写为

rule rule_name(metavariables_with_syntax_categories)
:syntax_category->syntax_category
= left_hand_side_pattern_to_match 
-> right_hand_side_replacement_after_substitution

下面，我提供了一个非常接近商标的（未嵌套）集。这些是直接受经典的用于展开循环的编译器优化的启发。

您在“ ...”内看到的...表示“（C ++语法）...”；这些是域文本元引号，而不是C ++字符串引号。 “ ...”内的\ foo表示元变量foo，它表示C ++代码的一块（树）。 \ bar（... \，...）的意思是“在...上调用元功能栏”。请注意，“元符号”的拼写为\，而元括号（）则用于区分元功能和域（“ C ++”）语法。有关此类规则的语法的更多详细信息，请参见链接。

未引用的模式UNROLL和ReplaceIbyEXP定义了“元函数”，可以将其视为应用更多转换的意图。

在这里UNROLL捕获了我们想要重复n次代码块的想法。有两个（有效递归）规则可实现此概念，一个规则用于“重复零次”的基本情况，产生一个空的语句列表，另一个规则产生代码块，然后重复n-1次。然后ReplaceIbyEXP调整在复制的代码块中使用的索引。

external pattern ReplaceIbyEXP(s:statements,i:IDENTIFIER,r:expression):statements;

pattern UNROLL_1(s:statements,i:IDENTIFIER,k:INT_LITERAL,c:INT_LITERAL)
  :statements->statements;

rule UNROLL_1(s:statements,i:IDENTIFIER,d:INT_LITERAL,c:INT_LITERAL)
  :statements->statements
  = UNROLL(s,i,d,c) -> ";" if c=="0";

rule UNROLL_N((s:statements,i:IDENTIFIER,d:INT_LITERAL,c:INT_LITERAL)
  :statements->statements
  = UNROLL(s,i,d,c)
  -> "\ReplaceIbyEXP\(\s\,\i\,(\i+\d)\)
      \UNROLL\(\s,\i,\add\(\d\,1\),\subtract\(\c\,1\))" if c!="1";

rule UNROLL_FOR_k(i:IDENTIFIER,s:statements,limit:INT_LITERAL)
  :statements->statements
  = "for (\i=0;\i<\limit;\i++) { \s }"
  -> "for (\i=0;\i<\limit;\i+=k) { \UNROLL(\s\,\i\,0,k) }"

此代码有很多问题要解决：

它不表示ReplaceIbyEXP的实现；目前，这需要可以通过调用DMS的过程（“ PARLANSE”）部分（“ external”）来实现树遍历，并用提供的子表达式替换匹配标识符的每个实例来实现。在程序部分中，这些已经是树，可以使用简单的“ AST：EqualNode”和“ AST：ReplaceSubtree”来实现它。这可能是另外20行的PARLANSE代码。
它不能处理循环边界不是k的倍数的情况。这意味着需要有UNROLL_FOR_k的变体，其中一个变量的循环绑定是一个倍数（这是此处提供的变量），而不是一个倍数。然后，需要生成k个副本的展开循环，然后生成限制代码的k个副本的限制的清除代码。（或者，可以在第一个或最后一个副本块上使用类似Duff的设备（在OP问题的评论中提到））。
可能要从“外部”提供k。使用另一个外部模式来获取它很容易实现。

现在，要学会使用像DMS这样的引擎，部分原因是您正在处理已经非常复杂的C ++，部分原因是DMS的机制必须能够处理C ++抛出的所有异常情况。 [由于相同的原因，Clang同样会很难应用，但不提供模式驱动的转换机制。]

因此使用DMS just 一次执行一次可能不是您的时间的好习惯。如果必须重复执行此操作，或者在大型代码库中可靠地执行更复杂的操作，那么就有意义。我的两分钱。

Answer 2

Clang似乎是一个很好的工具，因为它有很多关于源到源转换的炒作。我查看是否有人进行了源到源的展开，并找到了一个基于Clang构建的Scout项目，可以实现您的需求：

https://fusionforge.zih.tu-dresden.de/scm/viewvc.php/trunk/Scout/?root=hicfd&sortby=log&pathrev=151

幻灯片：http://tau.dlr.de/fileadmin/documents/meetings/2009/pdf/TU_Dresden_ZIH.pdf

视频：http://www.irill.org/videos/euro-llvm-2013/krzikalla-hires.webm

自动展开并输出C / C ++代码

2 个答案: