Свертка объектного кода
Свертка объектного кода — это выполнение во время компиляции тех операций исходной программы, для которых значения операндов уже известны. Нет необходимости многократно выполнять эти операции в результирующей программе — вполне достаточно один раз выполнить их при компиляции программы.
Простейший вариант свертки — выполнение в компиляторе операций, операндами которых являются константы. Несколько более сложен процесс определения тех операций, значения которых могут быть известны в результате выполнения других операций. Для этой цели при оптимизации линейных участков программы используется специальный алгоритм свертки объектного кода.
Алгоритм свертки для линейного участка программы работает со специальной таблицей T, которая содержит пары (<переменная>,<константа>) для всех переменных, значения которых уже известны. Кроме того, алгоритм свертки помечает те операции во внутреннем представлении программы, для которых в результате свертки уже не требуется генерация кода. Так как при выполнении алгоритма свертки учитывается взаимосвязь операций, то удобной формой представления для него являются триады, так как в других формах представления операций (таких, как тетрады или команды ассемблера) требуются дополнительные структуры, чтобы отразить связь результатов одних операций с операндами других.
Рассмотрим выполнение алгоритма свертки объектного кода для триад. Для пометки операций, не требующих порождения объектного кода, будем использовать триады специального вида C(K,0).
Алгоритм свертки триад последовательно просматривает триады линейного участка и для каждой триады делает следующее:
1. Если операнд есть переменная, которая содержится в таблице T, то операнд заменяется на соответствующее значение константы.
2. Если операнд есть ссылка на особую триаду типа C(K,0), то операнд заменяется на значение константы K.
3. Если все операнды триады являются константами, то триада может быть свернута. Тогда данная триада выполняется и вместо нее помещается особая триада вида C(K,0), где K — константа, являющаяся результатом выполнения свернутой триады. (При генерации кода для особой триады объектный код не порождается, а потому она в дальнейшем может быть просто исключена.)
4. Если триада является присваиванием типа A:=B, тогда:
--- если B — константа, то A со значением константы заносится в таблицу T (если там уже было старое значение для A, то это старое значение исключается);
--- если B — не константа, то A вообще исключается из таблицы T, если оно там есть.
Рассмотрим пример выполнения алгоритма.
Пусть фрагмент исходной программы (записанной на языке типа Pascal) имеет
Процесс выполнения алгоритма свертки показан в табл. 14.4.
Если исключить особые триады типа C(K1O) (которые не порождают объектного кода), то в результате выполнения свертки получим следующую последовательность триад:
Алгоритм свертки объектного кода позволяет исключить из линейного участка программы операции, для которых на этапе компиляции уже известен результат. За счет этого сокращается время выполнения1, а также объем кода результирующей программы.
Свертка объектного кода в принципе может выполняться не только для линейных участков программы. Когда операндами являются константы, логика выполнения программы значения не имеет — свертка может быть выполнена в любом случае. Если же необходимо учитывать известные значения переменных, то нужно принимать во внимание и логику выполнения результирующей программы.
Дажеесли принять во внимание, что время на выполнение операции будет потрачено компилятором при порождении результирующей программы, то все равно мы имеем выигрыш во времени. Во-первых, любая результирующая программа создается (а значит, и компилируется окончательно) только один раз, а выполняется многократно; во-вторых, оптимизируемый линейный участок может входить в состав оператора цикла или вызова функции, и тогда выигрыш очевиден.
Поэтому для нелинейных участков программы (ветвлений и циклов) алгоритм будет более сложным, чем последовательный просмотр линейного списка триад.