Question

我正在编写一个编译器，我正在寻找有关优化的资源。我正在编译机器代码，因此运行时的任何事情都是不可能的。

我最近一直在寻找的是更少的代码优化和更多的语义/高级优化。例如：

free(malloc(400)); // should be completely optimized away

即使这些函数完全内联，它们最终也可以调用永远不会内联的OS内存函数。我希望能够完全消除该语句而不在编译器中构建特殊情况规则（毕竟，malloc只是另一个函数）。

另一个例子：

string Parenthesize(string str) {
    StringBuilder b; // similar to C#'s class of the same name
    foreach(str : ["(", str, ")"])
        b.Append(str);
    return b.Render();
}

在这种情况下，我希望能够将b的容量初始化为str.Length + 2（足以完全保留结果，而不会浪费内存）。

说实话，我不知道从哪里开始解决这个问题，所以我希望能在某个地方开始。是否在类似领域做过任何工作？是否有任何编译器在一般意义上实现了类似的东西？

Answer 1

要在2个或更多操作中进行优化，您必须了解这两种操作的代数关系。如果您查看操作在他们的问题领域，他们经常有这样的关系。

你的免费（malloc（400））是可能的，因为free和malloc是反转的在存储分配域中。许多操作都反转并教导编译器它们是反转的，并证明一个数据流的结果无条件地进入另一个，是需要的。你必须确保你的反转真的是逆并且某处并不出人意料; a / x * x看起来就像值a，但如果x为零，你会得到一个陷阱。如果你不关心陷阱，那就是反过来; 如果您关心陷阱，那么优化会更复杂：（如果（x == 0）则陷阱（）否则a）如果你认为差别很大，这仍然是一个很好的优化。

其他“代数”关系也是可能的。例如，有可以是幂等操作：将变量归零（将任何内容设置为相同重复的值）等。有一个操作数作用的操作像一个身份元素; X + 0 ==＆gt; X为任何0.如果X和0是矩阵，这仍然是真的，节省了很多时间。

当您可以抽象地说明代码的内容时，可能会发生其他优化是在做。 “抽象解释”是一套推理技巧通过将结果分类为各种有趣的箱（例如，该整数）来获得值是未知的，零，负面或正面的）。要做到这一点，你需要决定什么 bin很有用，然后计算每个点的抽象值。这很有用当对类别进行测试时（例如，“if（x <0）{...”并且您知道抽象地说x小于零;你可以优化条件。

另一种方法是定义计算正在做什么，并模拟计算以查看结果。这就是你计算所需缓冲区有效大小的方法;你在循环开始之前象征性地计算了缓冲区大小，并模拟了对所有迭代执行循环的效果。为此，您需要能够构造符号公式代表程序属性，组成这样的公式，并经常简化当这些公式变得非常复杂时（这些公式逐渐淡化为抽象解释方案）。你也想要这样的符号计算考虑我上面描述的代数性质。这样做的工具擅长构建公式，程序转换系统通常是这方面的良好基础。一个源到源程序转换系统，可用于执行此操作是DMS Software Reengineering Toolkit。

决定哪些优化值得做是很困难的，因为你可以结束跟踪大量的东西，这可能无法获得回报。电脑周期越来越便宜，因此在编译器中跟踪代码的更多属性是有意义的。

Answer 2

Broadway框架可能与您正在寻找的内容紧密相关。关于“源到源转换”的论文可能也很有启发性。

高级/语义优化

2 个答案: