编译原理教程课后习题答案——第五章(共8页).doc

《编译原理教程课后习题答案——第五章(共8页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《编译原理教程课后习题答案——第五章(共8页).doc（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上第五章 代码优化 5.1 完成以下选择题：(1) 优化可生成 的目标代码。 a. 运行时间较短 b. 占用存储空间较小c. 运行时间短但占用内存空间大 d. 运行时间短且占用存储空间小(2) 下列 优化方法不是针对循环优化进行的。a. 强度削弱 b. 删除归纳变量 c. 删除多余运算 d. 代码外提 (3) 基本块内的优化为 。 a. 代码外提，删除归纳变量 b. 删除多余运算，删除无用赋值c. 强度削弱，代码外提 d. 循环展开，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。a. 它们是非连通的且只有一个入口结点 b. 它们是强连通的但有多

2、个入口结点c. 它们是非连通的但有多个入口结点 d. 它们是强连通的且只有一个入口结点(5) 关于必经结点的二元关系，下列叙述中不正确的是 。a. 满足自反性 b. 满足传递性 c. 满足反对称性 d. 满足对称性【解答】 (1) d (2) c (3) b (4) d (5) d5.2 何谓局部优化、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

3、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。5.3 将下面程序划分为基本块并作出其程序流图。 read(A,B) F=1 C=A*A D=B*B if C100 goto L2 halt L2: F=F-1 goto L1【解答】 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

4、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got

5、o(s)或停语句。(2) 基本块i的出口语句是goto(s)或ifgoto(s)，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。 图5-1 程序流图 5.4 基本块的DAG如图5-2所示。若：(1) b在该基本块出口处不活跃；(2) b在该基本块出口处活跃；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-d (3) c=b+c(4) d=a-d 图5-2 习题5.4的DAG图 【解答】 (1) 当b在出口处不活跃时，生成优化后的代码为 a=b0+c0 d

6、=a-d0 c=d+c0 (2) 当b在出口活跃时，生成优化后的代码为 a=b0+c0 b=a-d0 d=b c=d+c05.5 对于基本块P：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=1.5S2=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-CS

7、3=T+CR=2/S3H=R*S25.6 试画出如下中间代码序列的程序流图，并求出：(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=0if I 8 goto L3L2：A=B+CB=D*CL3：if B =0 goto L4write Bgoto L5L4：I= I+1if I8 goto L2L5：J= J+1if J=3 goto L1halt【解答】 (1) 各结点的必经结点集分别为D(n0)=n0D(n1)=n0,n1D(n2)=n0,n1,n2D(n3)=n0,n1,n3D(n4)=n0,n1,n3,n4D(n5)=n0,n1,n3,n5D(n6)=

8、n0,n1,n3,n6D(n7)=n0,n1,n3,n6,n7程序流图如图5-3所示。图5-3 习题5.6的程序流图 由于有n5n2和n6n1，而n2不是n5的必经结点，n1是n6的必经结点，所以n6n1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。5.7 证明：如果已知有向边nd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。图5-4 具有回边nd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

9、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d DOM n(已知nd为回边，由回边定义知必有d DOM n)，所以必有d DOM ni，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d DOM n矛盾。因d DOM ni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(nd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

10、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niL，都有d DOM ni，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d1L且d1d。d1不可能是首结点，否则d DOM n不成立(因为有d DOM d1，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dd1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d2d1n，且该通路不经过d，从而d2应属于M，这与d2L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

11、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nd的循环，d是循环的唯一入口结点。5.8 对下面四元式代码序列： A=0 I=1 L1: B=J+1 C=B+I A=C+A if I=100 goto L2 I=I+1 goto L1 L2: write A halt(1) 画出其控制流程图；(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。 图5-6 习题5.8中代码外提后的程序流图 我们知道，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

12、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。图5-7 习题5.8中强度削弱后的程序流图 5.9 某程序流图如图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。图5-8

13、 习题5.9的程序流图 【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： 该不变运算所在的结点是循环所有出口结点的必经结点； 当把循环不变运算A=B op C(B或op C可以没有)外提时，要求循环中其他地方不再有A的定值点； 当把循环不变运算A=B op C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。5.10 一程序流图如图5-9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。 图5-9 习题5.10的程序流图 【解答】 由图5-9可知，B5B4与B6B2为流图的有向边，从而有D(B5)=B1，B2，B3，B4，B5D(B6)=B1，B2，B3，B4，B6故有B4 DOM B5和B2 DOM B6，因此B5B4和B6B2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。图5-10 习题5.10中优化后的程序流图 专心-专注-专业