Le document explore diverses techniques d'optimisation des compilateurs, notamment le pliage de constantes, l'assignation statique unique, et l'identité des opérations. Il présente des concepts tels que la liveness des variables et utilise des exemples de code pour illustrer les optimisations. Les principes sont tirés de plusieurs ouvrages sur la compilation et l'ingénierie des compilateurs.

1. ALF
Optimisations

2. Bibliographie pour aujourd'hui
Keith Cooper, Linda Torczon, Engineering a Compiler
– Chapitre 8, 9, 10
• 8.4
• 9.3
• 8.6
• 9.2
• 10.2
Alfred V. Aho, Monica S. Lam, Ravi Sethi, Jeffrey D. Ullman,
Compilers: Principles, Techniques, and Tools (2nd Edition)
– Chapitre 8
• 8.5
• 8.6

3. Contenu
• Pliage de constants
• Variables inutilisées
– fonctions inutilisées
• Static Single Assigment
(SSA)
• Operations Identités
• Value Numbering
• Tree Height Balancing

4. Andrei Alexandrescu
• Roumain
• Universitatea
Politehnica din
București
• University of
Washington
• Modern C++ Design
• Architect de Langage D

5. Langages

6. Pièces de compilation
Frontent Optimiseur Backend
Source
AST
Source
d’assemblage

7. Backend
AST
Générateur de
code
Allocateur de
mémoire
Allocateur de
registres
Source
d’assemblage

8. PLIAGE DE CONSTANTS

9. Left Value (lvalue)
• la partie gauche d’un attribution
n = s + t;

10. Right Value (lvalue)
• la partie droite d’un attribution
• paramètre de fonction
• index d’un array
n = s + t;
f(t)
v[p]

11. Pliage de constants
• Calculez les constantes et remplacez-les par la
valeur du résultat
– Les calculs doivent être effectués de la même
manière que la CPU les ferait
• Compilez et exécuter
• Interprétation

12. Pliage de constants
n = 2*7
s = “hello” + ” world”
v = 5 * n + 5
n = 14
s = “hello world”
v = 75

13. Algorithme
• Toutes les variables sont constantes
• Prend toute les instructions de contexte de
variable
– Si une variable este lvalue la variable n’est pas
constante
– Si une adresse de variable (&v) este un paramètre
de un fonction la variable n’est pas constante

14. DIAGRAMME DE FLUX DE
CONTRÔLE

15. Diagramme de flux de contrôle
• Organisation de Three Address Code a
diagramme
• Start
• Stop
• Basic Block
– le flux d'instructions n'est pas interrompu par un saut
– il n'y a pas d'instruction d'étiquette (sauf la première
instruction)
– leader

16. Selection de leader
• premier instruction
• étiquette
• instruction après un saute (if, ifFalse, goto)

17. Exemple
var n = 0;
for (var i = 0; i < sqrt(n); i++)
{
if (n % i == 0) n = n + 1;
}
print (n);

18. Exemple
var n = 0;
for (var i = 0; i < sqrt(n); i++)
{
if (n % i == 0) n = n + 1;
}
print (n);
n = 0
i = 0
label for
param n
n1 = call sqrt, 1
n2 = i < n1
ifFalse e2 goto endfor
n4 = n % i
n5 = n4 == 0
ifFalse n5 goto endif
n = n + 1
label endif
i = i + 1
goto for
label endfor
param n
call print, 1

19. Exemple
n = 0
i = 0
label for
param n
n1 = call sqrt, 1
n2 = i < n1
ifFalse e2 goto endfor
n4 = n % i
n5 = n4 == 0
ifFalse n5 goto endif
n = n + 1
label endif
i = i + 1
goto for
label endfor
param n
call print, 1
Start
Stop

20. LIVENESS

21. Liveness
• Liveness
– Apres chaque instruction
– Une variable est considérée live si elle est utilisée dans
une autre instruction ci-dessous
– Une variable est considérée non live si la valeur
qu'elle stocke est remplacée sans être utilisée
• Usage prochaine
– Chaque instruction
– L’instruction dessous ou une variable est utilise

22. Tableau de symboles
• Variable
– liveness: not-live / live
– used next: instruction ou la variables est utilisé la
prochain fois

23. Algorythme
• Toutes les variables sont considérées comme
étant live
• À partir de la fin du bloc
– Pour une instruction s = x + y
– Définissez les informations de live et d'utilisation
suivantes de l'instruction dans le tableau des
symboles pour s, x et y
– Dans le tableau des symboles, définissez s sur "not
live" et "not used next"
– Dans la table des symboles, définissez x et y à "live" et
"used next" au instruction curent

24. Example
(1) x=a+b
(2) s=x+y
(3) x=x+y+10*2
Variable Liveness Used Next
x not live not used next
y not live not used next
a not live not used next
b not live not used next
s not live not used next

25. Example
(1) x=a+b
(2) s=x+y
(3) x=x+y+10*2
Variable Liveness Used Next
x live 3
y live 3
a not live not used next
b not live not used next
s not live not used next

26. Example
(1) x=a+b
(2) s=x+y
(3) x=x+y+10*2
Variable Liveness Used Next
x live 2
y live 2
a not live not used next
b not live not used next
s not live not used next

27. Example
(1) x=a+b
(2) s=x+y
(3) x=x+y+10*2
Variable Liveness Used Next
x not live 2
y live 2
a live 1
b live 1
s not live not used next

28. Example
(1) x=a+b
(2) s=x+y
(3) x=x+y+10*2
Variable Liveness Used Next
x not live 2
y live 2
a live 1
b live 1
s not live not used next

29. Example
(1) x=a+y
(2) s=x+y
(3) x=x+y+12
(1) x=a+b
(2) s=x+y
(3) x=x+y+10*2
Variable Liveness Used Next
x not live 2
y live 2
a live 1
b live 1
s not live not used next

30. STATIC SINGLE ASSIGNMENT

31. Static Single Assignment
• Three Address Code avec plus de regles
• chaque variable n'est assigne qu'une seule fois
• fonction phi
– avant chaque basic block

32. Example
a = a + b;
s = 2 + a;
a = a + 1;
print (a);
a1 = a0 + b0
s1 = 2 + a1
a2 = a1 + 1
param a2
call print, 1

33. Example
if (a > 0) {
a = a + 1;
}
else
{
a = 12;
}
print (a);
t1 = a > 0
ifFalse t1 goto else
a = a + 1
goto endif
label else
a = 12
label endif
param a
call print, 1

34. Example
if (a > 0) {
a = a + 1;
}
else
{
a = 12;
}
print (a);
t1 = a0 > 0
ifFalse t1 goto else
a1 = a0 + 1
goto endif
label else
a2 = 12
a3 = phi (a1, a2)
label endif
param
call print, 1
1
2
3
4
a3a?

35. Boucle
n = 1;
for (int p = 0; p < 120; p++)
{
n = n * a
}
print (n)
n0 = 1
p0 = 0
label for
t = p0 < 120
ifFalse goto endfor
n1 = n0 * a0
p1 = p0 + 1
goto for
label endfor
param n1
call print, 1

36. Boucle
n = 1;
for (int p = 0; p < 120; p++)
{
n = n * a
}
print (n)
n0 = 1
p0 = 0
p2 = phi (p0, p1)
n2 = phi (n0, n1)
label for
t = p2 < 120
ifFalse goto endfor
n1 = n2 * a0
p1 = p2 + 1
goto for
label endfor
param n2
call print, 1
1
2
3
4

37. Example
n = 0;
while (n < 300)
{
if (n%3 == 0) {
n = n + 1;
}
else
{
n = n + 5;
}
}
print (n)

38. OPERATIONS IDENTITÉS

39. Operations Identités
n = a * 1
n = a * 0
n = a + 0
n = a and a
n = a or a
n = a - a
n = a / a
n = a / 1
n = a2
n = a * 2pow
n = a / 2pow
n = a
n = 0
n = a
n = a
n = a
n = 0
n = 1 (if a != 0)
n = a
n = a * a
n = a << pow
n = a >> pow

40. VALUE NUMBERING

41. Value Numbering
• Optimisation locale (dans le bloc)
• Prend les calcules redondantes
• Prend les les instructions inutiles

42. Value Numbering
s = x + y
t = x + y
x = u - 2
s = x + 2
t = x + y + 2
s0 = x0 + y0
t0 = x0 + y0
x1 = u0 - 2
s1 = x1 + 2
t1 = x1 + y0 + 2

43. Value Numbering
s = x + y
t = x + y
x = u + 2
s = x + 2
t = x + y + 2
s02 = x00 + y01
t02 = x00 + y01
x15 = u03 + 24
s19 = x15 + 24
t110 = x15 + y01 + 24

44. Value Numbering
s = x + y
t = x + y
x = u + 2
s = x + 2
t = x + y + 2
s02 = x00 + y01
t02 = s02
x15 = u03 + 24
s19 = x15 + 24
t110 = s19 + y01

45. Value Numbering
s = x + y
t = x + y
x = u + 2
s = x + 2
t = x + y + 2
s0 = x0 + y
t0 = s0
x = u + 2
s = x + 2
t = s + y

46. Instructions inutilisées
s = x + y
t = x + y
x = u + 2
s = x + 2
t = x + y + 2
s0 = x0 + y
t0 = s0
x = u + 2
s = x + 2
t = s + y

47. TREE HEIGHT BALANCING

48. Tree Height Balancing
s = 2+3+4+7+9+3; +
+
+
+
+
2
3
4
7
9
3

49. Tree Height Balancing
s = 2+3+4+7+9+3;
plusieurs de unités de
processeur
out of order execution
+
+
+
2
3
+
4
7
+
9
3

50. Questions