編譯原理局部優化概念

『壹』 反編譯原理

反編譯原理是指將計算機程序的機器碼還原成高級程序代碼的過程。

反編譯在軟體逆向工程中的重要作用：

• 幫助理解程序功能：反編譯能夠讓開發人員查看和分析已有程序的功能實現，這對於學習、調試或維護遺留系統尤為重要。
• 輔助修改程序：通過反編譯，開發人員可以獲取程序的源代碼或接近源代碼的表示，從而進行修改和優化。

反編譯的難點：

• 信息丟失：編譯器在將高級語言代碼轉換為機器碼時，會進行優化和代碼轉換，導致反編譯過程中部分原始代碼信息丟失。
• 復雜性：反編譯需要解析程序的二進制機器碼，逆向分析指令的作用和關系，這是一個復雜且耗時的過程。

反編譯器工具的分類：

• 靜態反編譯器：使用離線方式進行反編譯，直接操作二進制文件進行分析。
• 動態反編譯器：在程序運行時進行反編譯分析，能夠捕獲程序運行時的動態信息。

反編譯的主要過程：

• 反匯編：將機器碼指令還原成匯編指令。
• 符號恢復：通過分析程序的代碼和數據引用關系，還原程序中的變數和函數名等符號信息。
• 控制流分析：通過分析程序的跳轉指令和循環結構，還原程序的控制流程和邏輯結構。

綜上所述，反編譯原理是一個復雜且重要的過程，它能夠幫助開發人員深入理解和修改已有程序的功能。

『貳』 代碼優化的局部優化

在編譯原理中,局部優化指在程序的一個基本塊內進行的優化。 第1步：確定每個基本塊的入口語句。
根據基本塊的結構特點，它的入口語句是下述三種類型的語句之一:⑴ 程序的第一個語句；⑵ 由條件轉移語句或無條件轉移語句轉移 到的語句；⑶ 緊跟在條件轉移或無條件轉移後面的語句。
第2步：根據確定的基本塊的入口語句，構造其所屬的基本塊。
⑴ 由該入口語句直到下一個入口語句(不包含下一個入口語句)之間的所有語句構成一個基本塊；⑵ 由該入口語句到程序中的停止或暫停語句或最後一個語句(包含該停止或暫停或最後語句)之間的語句序列組成的。
第3步：凡是未包含在基本塊中的語句，都是程序的控制流不可到達的語句，直接從程序中刪除。

『叄』 C語言編譯原理

編譯共分為四個階段：預處理階段、編譯階段、匯編階段、鏈接階段。

1、預處理階段：

主要工作是將頭文件插入到所寫的代碼中，生成擴展名為「.i」的文件替換原來的擴展名為「.c」的文件，但是原來的文件仍然保留，只是執行過程中的實際文件發生了改變。（這里所說的替換並不是指原來的文件被刪除）

2、匯編階段：

插入匯編語言程序，將代碼翻譯成匯編語言。編譯器首先要檢查代碼的規范性、是否有語法錯誤等，以確定代碼的實際要做的工作，在檢查無誤後，編譯器把代碼翻譯成匯編語言，同時將擴展名為「.i」的文件翻譯成擴展名為「.s」的文件。

3、編譯階段：

將匯編語言翻譯成機器語言指令，並將指令打包封存成可重定位目標程序的格式,將擴展名為「.s」的文件翻譯成擴展名為「.o」的二進制文件。

4、鏈接階段：

在示例代碼中，改代碼文件調用了標准庫中printf函數。而printf函數的實際存儲位置是一個單獨編譯的目標文件（編譯的結果也是擴展名為「.o」的文件），所以此時主函數調用的時候，需要將該文件（即printf函數所在的編譯文件）與hello world文件整合到一起，此時鏈接器就可以大顯神通了，將兩個文件合並後生成一個可執行目標文件。

『肆』 編譯原理全部的名詞解釋

書上有別那麼懶！。。。。
編譯過程的六個階段：詞法分析，語法分析，語義分析，中間代碼生成，代碼優化，目標代碼生成
解釋程序：把某種語言的源程序轉換成等價的另一種語言程序——目標語言程序，然後再執行目標程序。解釋方式是接受某高級語言的一個語句輸入，進行解釋並控制計算機執行，馬上得到這句的執行結果，然後再接受下一句。
編譯程序：就是指這樣一種程序，通過它能夠將用高級語言編寫的源程序轉換成與之在邏輯上等價的低級語言形式的目標程序(機器語言程序或匯編語言程序)。
解釋程序和編譯程序的根本區別：是否生成目標代碼
句子的二義性（這里的二義性是指語法結構上的。）:文法G[S]的一個句子如果能找到兩種不同的最左推導(或最右推導)，或者存在兩棵不同的語法樹，則稱這個句子是二義性的。
文法的二義性:一個文法如果包含二義性的句子，則這個文法是二義文法，否則是無二義文法。
LL(1)的含義：(LL(1)文法是無二義的； LL(1)文法不含左遞歸)
第1個L：從左到右掃描輸入串 第2個L：生成的是最左推導
1 ：向右看1個輸入符號便可決定選擇哪個產生式
某些非LL(1)文法到LL(1)文法的等價變換: 1. 提取公因子 2. 消除左遞歸
文法符號的屬性:單詞的含義，即與文法符號相關的一些信息。如，類型、值、存儲地址等。
一個屬性文法(attribute grammar)是一個三元組A=(G, V, F)
G：上下文無關文法。
V：屬性的有窮集。每個屬性與文法的一個終結符或非終結符相連。屬性與變數一樣，可以進行計算和傳遞。
F：關於屬性的斷言或謂詞(一組屬性的計算規則)的有窮集。斷言或語義規則與一個產生式相聯，只引用該產生式左端或右端的終結符或非終結符相聯的屬性。
綜合屬性:若產生式左部的單非終結符A的屬性值由右部各非終結符的屬性值決定,則A的屬性稱為綜合屬
繼承屬性:若產生式右部符號B的屬性值是根據左部非終結符的屬性值或者右部其它符號的屬性值決定的,則B的屬性為繼承屬性。
(1)非終結符既可有綜合屬性也可有繼承屬性，但文法開始符號沒有繼承屬性。
(2) 終結符只有綜合屬性，沒有繼承屬性，它們由詞法程序提供。
在計算時： 綜合屬性沿屬性語法樹向上傳遞；繼承屬性沿屬性語法樹向下傳遞。
語法制導翻譯：是指在語法分析過程中，完成附加在所使用的產生式上的語義規則描述的動作。
語法制導翻譯實現：對單詞符號串進行語法分析，構造語法分析樹，然後根據需要構造屬性依賴圖，遍歷語法樹並在語法樹的各結點處按語義規則進行計算。
中間代碼（中間語言）
1、是復雜性介於源程序語言和機器語言的一種表示形式。
2、一般，快速編譯程序直接生成目標代碼。
3、為了使編譯程序結構在邏輯上更為簡單明確，常採用中間代碼，這樣可以將與機器相關的某些實現細節置於代碼生成階段仔細處理，並且可以在中間代碼一級進行優化工作，使得代碼優化比較容易實現。
何謂中間代碼：源程序的一種內部表示，不依賴目標機的結構，易於代碼的機械生成。
為何要轉換成中間代碼:(1)邏輯結構清楚；利於不同目標機上實現同一種語言。
(2)便於移植，便於修改，便於進行與機器無關的優化。
中間代碼的幾種形式：逆波蘭記號 ，三元式和樹形表示 ，四元式
符號表的一般形式：一張符號表的的組成包括兩項，即名字欄和信息欄。
信息欄包含許多子欄和標志位，用來記錄相應名字和種種不同屬性，名字欄也稱主欄。主欄的內容稱為關鍵字（key word）。
符號表的功能：（1）收集符號屬性 (2) 上下文語義的合法性檢查的依據： 檢查標識符屬性在上下文中的一致性和合法性。(3)作為目標代碼生成階段地址分配的依據
符號的主要屬性及作用：
1. 符號名 2. 符號的類型 （整型、實型、字元串型等））3. 符號的存儲類別（公共、私有）
4. 符號的作用域及可視性 （全局、局部） 5. 符號變數的存儲分配信息 （靜態存儲區、動態存儲區）
存儲分配方案策略：靜態存儲分配；動態存儲分配：棧式、 堆式。
靜態存儲分配
1、基本策略
在編譯時就安排好目標程序運行時的全部數據空間，並能確定每個數據項的單元地址。
2、適用的分配對象：子程序的目標代碼段；全局數據目標（全局變數）
3、靜態存儲分配的要求：不允許遞歸調用，不含有可變數組。
FORTRAN程序是段結構，不允許遞歸，數據名大小、性質固定。 是典型的靜態分配
動態存儲分配
1、如果一個程序設計語言允許遞歸過程、可變數組或允許用戶自由申請和釋放空間，那麼，就需要採用動態存儲管理技術。
2、兩種動態存儲分配方式：棧式，堆式
棧式動態存儲分配
分配策略：將整個程序的數據空間設計為一個棧。
【例】在具有遞歸結構的語言程序中，每當調用一個過程時，它所需的數據空間就分配在棧頂，每當過程工作結束時就釋放這部分空間。
過程所需的數據空間包括兩部分
一部分是生存期在本過程這次活動中的數據對象。如局部變數、參數單元、臨時變數等；
另一部分則是用以管理過程活動的記錄信息(連接數據)。
活動記錄（AR）
一個過程的一次執行所需要的信息使用一個連續的存儲區來管理，這個區 (塊)叫做一個活動記錄。
構成
1、臨時工作單元；2、局部變數；3、機器狀態信息；4、存取鏈；
5、控制鏈；6、實參；7、返回地址
什麼是代碼優化
所謂優化，就是對代碼進行等價變換，使得變換後的代碼運行結果與變換前代碼運行結果相同，而運行速度加快或佔用存儲空間減少。
優化原則：等價原則：經過優化後不應改變程序運行的結果。
有效原則：使優化後所產生的目標代碼運行時間較短，佔用的存儲空間較小。
合算原則：以盡可能低的代價取得較好的優化效果。
常見的優化技術
(1) 刪除多餘運算(刪除公共子表達式) (2) 代碼外提 +刪除歸納變數+ (3)強度削弱; (4)變換循環控制條件 (5)合並已知量與復寫傳播 (6)刪除無用賦值
基本塊定義
程序中只有一個入口和一個出口的一段順序執行的語句序列，稱為程序的一個基本塊。

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