编译原理分知识点习题 代码优化

1．与机器有关的代码优化有那些种类，请分别举例说明。

解答：与机器有关的优化有：寄存器优化，多处理优化，特殊的指令优化，无用的指令消除等四类。

冗余指令删除

假设源程序指令序列

a:=b+c; c:=a-d;

编译程序为其生成的代码很可能是下列指令序列：

MOV b, R0

ADD c, R0

MOV R0,a

SUB d, R0

MOV R0,c

假如第四条指令没有标号，上述两个赋值语句在一个基本块内，则第四条指令是多余的，可删除。

特殊指令的使用

例如，如果目标机器指令系统包含增1指令INC，对于i:=i+1的目标代码MOV i, R0

ADD #1, R0

MOV R0, i

便可被代之以1条指令

Inc i

说明：优化的特点是每个改进可能会引发新的改进机会，为了得到最好的改进，一般可能需要对目标代码重复扫描进行优化。

2．设有语句序列

a:=20

b:=a*(a+10);

c:=a*b;

试写出合并常量后的三元式序列。

解答：该语句序列对应的三元式序列为：

（1）（:=, 20,a）

（2）(+, a, 10)

（3）(*, a, (2) )

（4）(:=, a, b)

（5）(* a, b)

（6）(:=, (5), c)

合并常量后的三元式序列为：

（1）（:=, 20，a）

（2）(:=, 600, b)

（3）(:=, 12000, c)

3、试写出算术表达式

a+b*c-(c*b+a-e)/(b*c+d)

优化后的四元式序列。

解答：该表达式的四元式序列为：

（1）（*，b,c,T1）

（2）(+,a,T1,T2)

（3）(*,c,b,T3)

（4）(+,T3,a,T4)

（5）(-,T4,e,T5)

（6）(*,b,c,T6)

（7）(+,T6,d,T7)

（8）(/,T5,T7,T8)

（9）(-,T2,T8,T9)

可对该表达式进行删除公共子表达式的优化。优化后的四元式序列为：（1）（*，b,c,T1）

（2）(+,a,T1,T2)

（3）(-,T2,e,T5)

（4）(+,T1,d,T7)

（5）(/,T5,T7,T8)

（6）(-,T2,T8,T9)

4.设有算术表示式

（a*b+c）/(a*b-c)+(c*b+a-d)/(a*b+c)

试给出其优化后的三元式序列。

解答：该算术表达式的三元序列为：

（1）（*,a,b）

（2）(+,(1),c)

（3）(*,a,b)

（4）(-,(3),c)

（5）(/,(2),(4))

（6）(*,c,b)

（7）(+,(6),a)

（8）(-,(7),d)

（9）（*,a,b）

（10）(+,(9),c)

（11）(/,(8),(10))

（12）(+,(5),(11))

可对其进行删除公共子表达式的优化。优化后的三元式列为：

（1）（*，a,b）

(2) (+,(1),c)

(3) (-,(1),c)

(4) (/,(2),(3))

(5) (*, c, b)

(6) (+,(5),a)

(7) (-,(6),d)

(8) (/,(7),(2))

(9) (+,(4),(8))

5.试对以下基本块B1和B2应用DAG进行优化

B1: A:=B*C

D:=B/C

E:=A+D

F:=E*2

G:=B*C

H:=G*G

F:=H*G

L:=F

M:=L

B2: B:=3

D:=A+C

E:=A*C

F:=D+E

G:=B*F

H:=A+C

I:=A*C

J:=H+I

K:=B*5

L:=K+J

M:=L

并就以下两种情况分别写出优化后的四元式序列：

（1）假设G、L、M在基本块后面要被引用;

（2）假设只有L在基本块后面要被引用。

解答:一般应用DAG在一个基本块内可以进行三种优化:合并常量、删除无用赋值以及多余运算。

对于基本块B

,其DAG如图7.1所示。

1

(1) 若只有G、L、M在基本块后面要被引用

G:=B*C 或 G:=B*C

H:=G*G S:=G*G

L:=H*G L:=S*G

M:=L M:=L (S为临时变量)

(2)若只有L在基本块后面要被引用

G:=B*C 或 S1:=B*C

H:=G*G S2:=S1*S1

L:=H*G L:=S2*S1 (S1、S2为临时变量)

对于基本块B2,其DAG如图7.2所示。

3 A C 15

图7.2 基本块B2的DAG图

优化后的四元式序列如下:

(1) 若只有G、L、M在基本块后面要被引用

D:=A+C

E:=A*C

F:=D+E

G:=3*F

L:=F+15

M:=L

(2) 若只有L在基本块后面要被引用

D:=A+C 或 S1:=A+C

E:=A*C S2:=A*C

F:=D+E S3:=S1+S2

L:=F+15 L:=S3+15

(S1、S2、S3为临时变量) 6. 对于基本块P

S0:=2

S1:=3/S0

S2:=T-C

S3:=T+C

R:=S0/S3

H:=R

S4:=3/S1

S5:=T+C