語句級優(yōu)化

刪除冗余語句

在開發(fā)和修改程序時可能遺留有死代碼，死代碼是指程序在一個完整的執(zhí)行過程該段代碼并沒有得到任何的運行，也可能是一些聲明了但沒有用到的變量，此時可以將其刪除，避免程序在運行中進行不相關的運算行為，減少運行的時間。

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

代數(shù)變換

程序員在編寫程序時可能忽略了代數(shù)表達式也可以進一步優(yōu)化，達到簡化計算縮短運行時間的目的。此代碼中的計算語句可以進行簡化，原計算語句中含有乘法、加法和除法三種運算，而簡化后僅剩乘法運算。

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

去除相關性

標量擴展

語句中依賴關系的存在非常不利于進行語序調整、向量化等優(yōu)化方法的開展，且由于編譯器優(yōu)化的局限性，需要優(yōu)化人員在編寫程序時盡量消除依賴關系。

標量擴展是將循環(huán)中的標量引用用編譯器生成的臨時數(shù)組引用替換，可以有效地消除一些由內存單元的重用而導致的依賴。

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

標量重命名

此循環(huán)中語句S1到S4之間存在真依賴，S1到S3之間存在輸出依賴，這些語句間的依賴都是由于標量T引起的，此時可以通過引入兩個不同的變量代替現(xiàn)有的變量T來消除依賴。

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

數(shù)組重命名

數(shù)組的存儲單元有時被重用會導致不必要的反依賴和輸出依賴，此時可以使用數(shù)組重命名的方法來消除。

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

數(shù)組重命名需要增加和數(shù)組大小成比例的額外內存空間，因此數(shù)組重命名的安全性和有利性都比標量重命名復雜，這種代價可能會嚴重影響到程序的性能，因此在實施數(shù)組重命名時應該更加謹慎。

公共子表達式優(yōu)化

當程序中表達式含有兩個或者更多的相同子表達式，僅需要計算一次子表達式的值即可

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

分支語句優(yōu)化

合并判斷條件

當程序中的分支判斷條件是復雜表達式，優(yōu)化人員可以將其進行優(yōu)化

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

生成選擇指令

一些平臺支持選擇指令，選擇指令是一個三目運算指令，在某些情況下可以將分支指令用選擇指令進行替換，達到提升效率的目的。

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

運用條件編譯

由于宏條件在編譯時就已經(jīng)確定，編譯器可直接忽略不成立的分支，所以條件編譯是在編譯時判斷。而普通分支判別是在運行時判斷，故編譯后的代碼要長，效率也不如條件編譯。

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

移除分支語句

如果在程序設計時，編程人員能夠將各分支路徑的計算結果放到一張表中，并將分支條件轉化為表中值對應的索引，那么就可以將分支跳轉轉化為訪問表中元素，這是查表法移除分支的主要思想。

優(yōu)化前代碼：

優(yōu)化后代碼：

平衡分支判斷

C語言中的switch運算符是程序員經(jīng)常使用的一種語法，包含大量的分支，在一些程序中switch運算符可以含有數(shù)千個設置值，若直接實現(xiàn)這種需求的話，所得到的邏輯樹會特別高，以下面switch分支語句為例。

下圖為分支語句對應的判斷邏輯樹，該代碼所對應的優(yōu)化邏輯樹的高度為6，當a的值為10時需要6次判斷，可以通過平衡判斷分支的方法對分支語句進行優(yōu)化，優(yōu)化后邏輯判斷樹如右圖所示，當a的值為10時需要4次判斷，即平均僅需要4次比較操作就能完成判斷。