编译原理教程课后习题答案——第五章.pdf

该【编译原理教程课后习题答案——第五章 】是由【青山代下】上传分享，文档一共【8】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【编译原理教程课后习题答案——第五章 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。:..:(1)优化可生成的目标代码。(2)下列优化方法不是针对循环优化进行的。(3)基本块内的优化为。,,,,循环合并(4)在程序流图中,我们称具有下述性质的结点序列为一个循环。(5)关于必经结点的二元关系,下列叙述中不正确的是。【解答】(1)d(2)c(3)b(4)d(5)、循环优化和全局优化?优化工作在编译的哪个阶段进行?【解答】优化根据涉及的程序范围可分为三种。(1)局部优化是指局限于基本块范围内的一种优化。一个基本块是指程序中一组顺序执行的语句序列(或四元式序列),其中只有一个入口(第一个语句)和一个出口(最后一个语句)。对于一个给定的程序,我们可以把它划分为一系列的基本块,然后在各个基本块范围内分别进行优化。通常应用DAG方法进行局部优化。(2)循环优化是指对循环中的代码进行优化。例如,如果在循环语句中某些运算结果不随循环的重复执行而改变,那么该运算可以提到循环外,其运算结果仍保持不变,但程序运行的效率却提高了。循环优化包括代码外提、强度削弱、删除归纳变量、循环合并和循环展开。。read(A,B)F=1C=A*AD=B*BifC<DgotoL1E=A*AF=F+1:..E=E+Fwrite(E)haltL1:E=B*BF=F+2E=E+Fwrite(E)ifE>100gotoL2haltL2:F=F-1gotoL1先求出四元式程序中各基本块的入口语句,即程序的第一个语句,或者能由条件语句或无条件转移语句转移到的语句,或者条件转移语句的后继语句。然后对求出的每一入口语句构造其所属的基本块,它是由该入口语句至下一入口语句(不包括该入口语句)或转移语句(包括该转移语句)或停语句(包括该停语句)之间的语句序列组成的。凡未被纳入某一基本块的语句都从程序中删除。要注意基本块的核心只有一个入口和一个出口,入口就是其中第一个语句,出口就是其中最后一个语句。如果发现某基本块有两个以上的入口或两个以上的出口,则划分基本块有误。程序流图画法是当下述条件(1)和(2)有一个成立时,从结点i有一有向边引到结点j:(1)基本块j在程序中的位置紧跟在基本块i之后,并且基本块i的出口语句不是无条件转移语句goto(s)或停语句。(2)基本块i的出口语句是goto(s)或,并且(s)是基本块j的入口语句。应用上述方法求出本题所给程序的基本块及程序流图见图5-1,图中的有向边、实线是按流图画法(1)画出的,虚线是按流图画法(2)画出的。B1F=1C=A*AD=B*BifC<DgotoL1E=A*AB2F=F+1E=E+Fwrite(E)haltL:E=B*BB13F=F+2E=E+Fwrite(E)ifE>100gotoL2haltBL:F=F-1B425gotoL1图5-1程序流图:..nc5DAG如图5-2所示。若:+(1)b在该基本块出口处不活跃;nb,d(2)b在该基本块出口处活跃;4-请分别给出下列代码经过优化之后的代码:(1)a=b+c(2)b=a-dna23(3)c=b+c(4)d=a-dd+0nn01bc00图5-【解答】(1)当b在出口处不活跃时,生成优化后的代码为a=b0+c0d=a-d0c=d+c0(2)当b在出口活跃时,生成优化后的代码为a=b0+c0b=a-d0d=bc=d+:S0=2S1=3/S0S2=T-CS3=T+CR=S0/S3H=RS4=3/S1S5=T+CS6=S4/S5H=S6*S2(1)应用DAG对该基本块进行优化;(2)假定只有R、H在基本块出口是活跃的,试写出优化后的四元式序列。【解答】(1)根据DAG图得到优化后的四元式序列为S0=2S4=2S1==T-CS3=T+CS5=S3R=2/S3S6=RH=S6*S2(2)若只有R、H在基本块出口是活跃的,优化后的四元式序列为S2=T-C:..S3=T+CR=2/S3H=R*(1)各结点的必经结点集合D(n);(2)流图中的回边与循环。J=0L1:I=0ifI<8gotoL3L2:A=B+CB=D*CL3:ifB=0gotoL4writeBgotoL5L4:I=I+1ifI<8gotoL2L5:J=J+1ifJ<=3gotoL1halt【解答】(1)各结点的必经结点集分别为D(n0)={n0}D(n1)={n0,n1}D(n2)={n0,n1,n2}D(n3)={n0,n1,n3}D(n4)={n0,n1,n3,n4}D(n5)={n0,n1,n3,n5}D(n6)={n0,n1,n3,n6}D(n7)={n0,n1,n3,n6,n7}程序流图如图5-3所示。=0n0L:I=0n11ifI<8gotoL3L:A=22B=D*Cn3L:ifB=0gotoL34writeBL:I=I+1nn45gotoL4ifI<8gotoL52L:J=J+1n56图5-<=3gotoL1haltn7:..→n2和n6→n1,而n2不是n5的必经结点,n1是n6的必经结点,所以n6→n1为回边;即该回边表示的循环为{n1,n2,n3,n4,n5,n6},入口结点为n1,出口结点为n6。:如果已知有向边n→d是一回边,则由结点d、结点n以及有通路到达n而该通路不经过d的所有结点组成一个循环。【解答】根据题意画出示意图,如图5-4所示。nn…n11121k……nn…ni1i2ijn图5-4具有回边n→d的流图证明过程如下:(1)令结点d、结点n以及有通路到达n而该通路不经过d的所有结点构成集合L(即图5-4中的全部结点),则L必定是强连通的。为了证明这一点,令M=L-{d,n}。由L的组成成分可知M中每一结点ni都可以不经过d而到达n。又因dDOMn(已知n→d为回边,由回边定义知必有dDOMn),所以必有dDOMni,如图5-4所示。如不然,则从首结点就可以不经过d而到达ni,从而也可以不经过d到达n,这与dDOMn矛盾。因dDOMni所以d必有通路到达M中任一结点ni,而M中任一结点又可以通过n到达d(n→d为回边),从而M中任意两个结点之间必有一通路,L中任意两个结点之间亦必有一通路。此外,由M中结点性质可知:d到M中任一结点ni的通路上所有结点都应属于M,ni到n的通路上所有结点也都属于M。因此,L中任意两结点间通路上所有结点都属于L,也即,L是强连通的。(2)因为对所有ni∈L,都有dDOMni,所以d必为L的一个入口结点。我们说d也一定是L的唯一入口结点。如不然,必有另一入口结点d1∈L且d1≠d。d1不可能是首结点,否则dDOMn不成立(因为有dDOMd1,如果d1是首结点,则d就是首结点d1的必经结点,则只能是d=d1,与d≠d1矛盾)。现设d1不是首结点,且设d1在L之外的前驱是d2,那么,d2和n之间必有一条通路d2→d1→→n,且该通路不经过d,从而d2应属于M,这与d2∈L矛盾。所以不可能存在上述结点d1,也即d是循环的唯一入口结点。至此,我们已经满足了循环的定义:循环是程序流图中具有唯一入口结点的强连通子图,也即,L是包含回边n→d的循环,d是循环的唯一入口结点。:A=0I=1L1:B=J+1C=B+IA=C+AifI=100gotoL2I=I+1gotoL1L2:writeA:..halt(1)(2)求出循环并进行循环的代码外提和强度削弱优化。【解答】(1)在构造程序的基本块的基础上画出该程序的流图,如图5-5所示。A=0BI=11L:B=J+1B12C=B+IA=C+AifI=100gotoL2FI=I+1BL:writeAB324gotoLhalt1图5-,强度削弱不仅可对乘法运算进行,也可对加法运算进行。由于本题中的四元式程序不存在乘法运算,所以只能进行加法运算的强度削弱。从图5-5中可以看到,B2中的C=B+I,变量B因代码外提其定值点已在循环之外,故相当于常数。而另一加数I值由B3中的I=I+1决定,即每循环一次I值增1;也即每循环一次,B2中的C=B+I其C值增量与B3中的I相同,即常数1。因此,我们可以对C进行强度削弱,即将B2中的四元式C=B+I外提到前置结点B2′中,同时在B3中I=I+1之后给C增加一个常量1。进行强度削弱后的结果如图5-7所示。A=0BI=11B=J+1B2C=B+IL:A=C+AB21ifI=100gotoL2FTBL:writeABI=I+1324C=C+1haltgotoL1图5-:..5-8所示。(1)给出该流图中的循环;(2)指出循环不变运算;(3)指出哪些循环不变运算可以外提。=1B1B(2)ifx<ygotoB23(3)i=2B3(5)y=y-1B(4)x=x+145(7)j=iB5图5-【解答】(1)流图中的循环为{B2,B3,B4}。(2)B3中的i=2是循环不变运算。(3)循环不变运算外提的条件是:①该不变运算所在的结点是循环所有出口结点的必经结点;②当把循环不变运算A=BopC(B或opC可以没有)外提时,要求循环中其他地方不再有A的定值点;③当把循环不变运算A=BopC外提时,要求循环中A的所有引用点都是而且仅仅是这个定值所能到达的。由于i=2所在的结点不是循环所有出口结点的必经结点,故不能外提。-9所示,试分别对其进行代码外提、强度削弱和删除归纳变量等优化。i=1B1TL:ifi>MgotoLB142Fj=1B3L:ifj>NgotoLB234FTT=i*Ni=i+11BT=T+jgotoL6211T=addr(A)-C3T=i*N4T=T+j54BT=addr(B)-C56T=T[T]图5-[T]=T327j=j+1gotoL2:..由图5-9可知,B5→B4与B6→B2为流图的有向边,从而有D(B5)={B1,B2,B3,B4,B5}D(B6)={B1,B2,B3,B4,B6}故有B4DOMB5和B2DOMB6,因此B5→B4和B6→B2为回边(其余都不是回边),即分别组成了循环{B4,B5}、{B2,B3,B4,B5,B6}。对循环{B4,B5}、{B2,B3,B4,B5,B6}进行代码外提、强度削弱和删除归纳变量等优化后,其优化后的程序流图如图5-10所示。=1B1T=addr(A)-CB32T=addr(B)-C6T′=i*N1T′=i*N4R=M*NTifT′>RgotoBB172Fj=1B3T′=T′+j21T′=T′+j54R=T′+N11ifT′>RgotoBB2164FTT=T[T]BT′=T′+NB7655116T=T+1gotoB552T[T′]=T327T′=T′+122gotoB4B7图5-