常见代码优化技术

常见代码优化技术

复写传播

复写传播（Inline Expansion）是一种编译器优化技术，它通过将函数调用处的函数体直接插入到调用处来减少函数调用的开销。

当编译器进行复写传播时，它会检查函数调用的上下文并判断是否可以将函数的代码直接嵌入到调用处，而不是通过函数调用的方式进行执行。这样可以减少函数调用的开销，例如函数调用的栈帧创建、参数传递和返回值处理等。

public class InlineExpansionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int result = calculateSum(10, 20);
        System.out.println("Result: " + result);
    }
    
    public static int calculateSum(int a, int b) {
        return add(a, b);
    }
    
    public static int add(int x, int y) {
        return x + y;
    }
}
// 优化后
public class InlineExpansionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int result = 10 + 20;  // 直接插入 add 方法的函数体
        System.out.println("Result: " + result);
    }
}

死代码删除

死代码删除是指计算的结果绝不被引用的语句

一些优化变换可能会造成死代码。

代码外提

是一种编译器优化技术，它将循环中的计算操作或指令移到循环外部执行，以减少循环内部的计算量和循环迭代次数，从而提高程序的性能。

循环优化的其它重要技术

• 归纳变量删除
• 强度削弱

// 示例
while(i <= limit - 2) ...
// 代码外提后变成
t = limit - 2;
while(i <= t) ...

归纳变量删除

归纳变量删除（Induction Variable Elimination）是一种编译器优化技术，用于在循环中消除不必要的归纳变量。归纳变量通常是在循环中被更新和使用的变量，其值随着循环的迭代而变化。

public class InductionVariableEliminationExample {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            int square = i * i; // 归纳变量，计算 i 的平方
            sum += square;
        }
        
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

public class InductionVariableEliminationExample {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            sum += i * i; // 直接使用 i * i 的结果，消除了归纳变量
        }
        
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

强度削弱

强度削弱（Strength Reduction）是一种编译器优化技术，用于将高强度操作（例如乘法和除法）替换为等效但低强度的操作（例如移位和加法），以减少计算的复杂性和提高程序的执行效率。

public class StrengthReductionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 10;
        int sum = 0;
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            sum += i * 2; // 高强度操作：乘法
        }
        
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

public class StrengthReductionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 10;
        int sum = 0;
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            sum += i << 1; // 强度削弱：移位操作替代乘法
        }
        
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}