全局数据流分析

引言

在本文中，我们将借助各种示例详细阐述全局数据流分析的概念。

数据流分析是什么意思？

它是编译器设计中使用的一种技术，用于分析数据如何在程序中流动。

数据流分析的基本概念是将程序建模为一个图，其中节点代表程序语句，边代表语句之间的数据流。

以下是数据流分析的各种特性

• 为了有效地优化代码，编译器收集关于程序的所有信息，并将这些信息分发到流程图的每个块。这个过程被称为数据流图分析。
• 某些优化只能通过检查整个程序来实现。不能仅仅通过检查程序的一部分来实现。
• 对于这种优化，用户定义的链接是一个特殊的问题。
• 这里使用变量的值，我们试图找出变量的哪个定义适用于语句。

基于局部信息，编译器可以执行一些优化。例如，考虑以下代码

• 在这段代码中，x 的第一次赋值是无用的。为 x 计算的值从未在程序中使用。
• 在编译时，将计算表达式 6*3，从而将第二个赋值语句简化为 x = 18;

一些优化需要更多的全局信息。例如，考虑以下代码

在这段代码中，在第 3 行，初始赋值是无用的，x +1 表达式可以简化为 7。

但是，编译器如何仅通过查看一个或两个连续的语句来发现这些事实就不太明显了。需要更全局的分析，以便编译器知道程序中每个点的以下内容

• 哪些变量保证具有常量值
• 哪些变量将在重新定义之前使用

数据流分析用于发现这种属性。可以在程序的控制流图 (CFG) 上执行数据流分析。

程序的控制流图用于确定程序中分配给变量的特定值可能传播到的那些部分。

数据流分析的基本术语

以下是与数据流分析相关的一些基本术语列表

• 定义点：它定义程序中的数据项。
• 引用点：它包含对程序中数据项的引用。
• 评估点：它包含要在程序中评估的表达式。

下图显示了程序中定义点、引用点和评估点的示例。

数据流分析的优点

以下是数据流分析的各种优点列表

• 数据流分析有助于提高编译代码的质量和效率。
• 使用程序中的控制流，开发人员可以轻松识别代码中的错误并采取纠正措施。
• 流图使能够在代码上执行各种分析和优化。
• 它可以在程序中的多个函数上执行，并允许分析数据如何通过程序的不同部分流动。
• 数据流分析能够识别程序各个部分之间的依赖关系，例如被多个语句读取或更改的变量。

有关数据流分析的常见问题

1. 列出数据流分析的各种属性？

以下是数据流分析的各种属性的列表

• 可用方程
• 访问定义
• 行变量
• 繁忙方程

2. 控制流图是什么意思？

它是程序中控制流如何流动的图形表示。它是节点和边的集合。它提供了程序执行如何从一个块流到另一个块的可视化表示。