在编译器的中间阶段进行代码优化的目的是什么？

Question

对中间代码执行了一些代码优化，因为

1. 它们增强了编译器对目标处理器的可移植性
2. 程序分析在中间代码上比在机器代码上更准确
3. 来自数据流分析的信息不能用于优化
4. 来自前端的信息不能用于优化

IMO：中间代码是与机器无关的代码。因此，中间代码可用于代码优化，因为给定的源代码可以转换为目标机器代码。因此，选项（1），但某处解释选项（2）也是如此。

代码优化的目的是什么？它在编译器的中间阶段有什么好处？

Answer 1

编译器优化可移植性不是为什么对中间代码执行许多优化的原因。然而，由于这一点，我们获得免费的优势。你说的其他三点含糊不清。无论如何，我们不必讨论它们。

要回答您的问题，我将完成典型Ahead-Of-Time (AOT) compiler的操作（该问题仅适用于此类编译器）。在编译期间，编译器通常处理源代码的五种表示：

1. 文字表示（这是您编写的代码）。
2. 解析器生成的concrete syntax tree。
3. 语法分析器生成的abstract syntax tree。
4. IR代码生成器生成的中间表示（IR）。这将是前端执行的最后一次操作。
5. 由二进制代码生成器生成的二进制表示（由目标ISA指定）。

现在让我们看看哪种表示最适合执行优化。使用前三个表示中的任何一个将导致编译器极其缓慢，因为几乎任何优化都需要广泛地分析和修改输入表示。我说几乎是因为前端执行的优化很少（通常在AST上）。一个常见的例子是恒定折叠。在此级别执行此类优化的原因是它们所做的所有修改都是本地的（在表达式中）。因此，他们很便宜。此外，它们使生成的IR代码更清晰，更适合further analysis。另一方面，AST非常适合执行语义分析，因此编译器可以尽快发现任何错误，并在发现任何错误时中止进一步处理。

大多数编译器优化接受IR代码作为输入并产生（希望优化的）IR代码作为输出（好吧，一些编译器可能逐渐降低IR直到一个优化发出二进制代码）。 intermediate language专门用于应用优化。首先，它有sequential representation（类似于二进制代码），可以很容易地修改。其次，IR保留了AST中可用的大部分信息。这包括全局，本地和临时变量定义和类型。这种表现力使编译器能够更有效地优化代码。第三，它是低级的，使得它的指令是原始的，并且只有一个或几个连续的IL指令被映射到很少的目标ISA指令。这有助于代码生成器快速实现其目的。

对二进制代码执行的优化很少。这些包括第一遍或第二遍指令调度和第二遍寄存器分配。

在所有这些之后，链接器（如果需要）开始工作，其中可能包括很少的其他优化。

请注意，大多数编译器优化也可以在二进制代码上执行（尽管效果不佳）。这种类型的优化称为动态二进制优化，它们用于动态二进制转换和检测。

我想谈谈可移植性。 IL使我们能够为多种源语言使用相同的后端。然而，即使我们确信只支持一种语言，IL仍然非常重要，正如我刚刚解释的那样。此外，极少数非常重要的优化依赖于目标ISA。有许多优化可以将代码从IR转换为IR。这些显然是与目标无关的。这些优化确实是可移植的，可以在不同目标体系结构的后端之间共享。