Оптимальні програми

Виділення його приводить до логічно еквівалентного тексту, що містить менше обчислень:

Т1 = у*3;

if( a[Т1] < 0 || b[Т1] > 10)

a[Т1] = 0;

Видалення спільних підвиразів зазвичай відбувається всередині оператора або блоку операторів. "Глибоке видалення спільних підвиразів" є більш складним методом, оскільки тут аналізу підлягають базові блоки конкретної мови програмування.

"Зменшення потужності" має на увазі заміщення операцій, які потребують більшого часу виконання, більш швидкими. Це є класичний приклад машинно-залежної оптимізації. Компілятор може використовувати зменшення потужності різними способами. Наприклад, застосовуючи зменшення потужності до вже згенерованого коду, компілятор може замінювати операції, які множать або ділять цілі числа на степені двійки операціями зсуву.

"Видалення зайвих присвоювань" включає знаходження проміжку існування змінної і знищення присвоювань значень цієї змінної, якщо ці присвоювання не можуть змінити логіку програми. Цей метод звільняє обмежені ресурси, такі як стековий простір або машинні регістри (чому важливо мати багато вільних регістрів буде описано далі). В наступній послідовності команд:

а = х + у*3 - с;

b = 0;

a = b;перший оператор є зайвим присвоюванням і може бути безпечно видалений. Зайві присвоювання можуть виникати ненавмисно, коли проміжок існування змінної великий і між входженнями змінної є доволі багато коду. Зайві присвоювання можуть бути також результатом попередніх проходів оптимізації.

Ціль "розподілу змінних по регістрах" полягає в спробі забезпечити оптимальне використання регістрів шляхом збереження часто використовуваних змінних в регістрах так довго, як це можливо, щоб виключити більш повільний доступ до пам’яті. Кількість регістрів, доступних для використання, залежить від архітектури процесора. Найбільш поширене сімейство процесорів Intel 80x86 резервує багато регістрів для спеціального використання і має декілька універсальних регістрів.

При призначенні змінних регістрам компілятор приймає до уваги не тільки змінні, які потрібно виділити, але також і регістри, яким вони призначаються. Вибір змінних залежить від частоти їх використання, проміжків існування поточних регістрових змінних (які визначаються при аналізі потоків даних) і кількості доступних регістрів. В залежності від ступеня виконуваної компілятором оптимізації проміжок життя змінної може визначатися всередині єдиного оператора, всередині базового блоку або перекривати декілька базових блоків. Змінна зберігається в регістрі тільки якщо вона буде знову використовуватися. Якщо надалі немає посилань на змінну, то вона зберігається в оперативній пам’яті, звільняючи регістр для іншої змінної.

Оскільки оптимізуючому компілятору відомий проміжок життя змінної, то він не буде навмисно генерувати зайві операції збереження і завантаження регістрів. Зайві операції збереження знищуються шляхом видалення зайвих присвоювань; зайві операції завантаження обходяться за допомогою вдосконаленого розподілу змінних по регістрам.

Компілятор, що генерує код для математичного сопроцесора, прискорює виконання програми, яка виконує багато операцій з плаваючою комою. Для того, щоб підтримувати сопроцесор і максимізувати ефективність плаваючої арифметики, оптимізуючий компілятор може генерувати безпосередньо послідовність команд сопроцесора, на противагу використанню програмної емуляції функцій плаваючої арифметики.

Розглянувши основні типи оптимізації, потрібно також зауважити, що її застосування не завжди дає потрібний ефект. Оптимізація не є панацеєю і її використання не безкоштовне. В залежності від ступеня оптимізації час, потрібний для компіляції, може значно зрости. Для невеликих програм потрібний час можна не приймати до уваги, але для великих він може бути важливим.