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死码删除

编译器原理中，死码消除（Dead code elimination）是一种编译优化技术，它的用途是移除对程序执行结果没有任何影响的代码。移除这类的代码有两种优点，不但可以减少程序的大小，还可以避免程序在执行中进行不相关的运算行为，减少它执行的时间。不会被执行到的代码（unreachable code）以及只会影响到无关程序执行结果的变量（Dead Variables），都是死码（英语：dead code）（Dead code）的范畴。

示例

下列的示例，以C语言写成： 

 int foo(void)
 {
   int a = 24;
   int b = 25; /* 賦值給一個無用的變數*/
   int c;
   c = a << 2;
   return c;
   b = 24; /* 不會被執行到的程式碼*/
   return 0;
 }

分析上述程序对于数值的使用，将会发现b的数值在第一次被赋值之后，就不再使用，而且b是在foo函数内宣告，无法在函数外面使用，所以变量b是无用的，优化的过程可以回收他所使用的空间，并删除他的初始化。

当第一个return被执行，则代表函数已经结束，之后变量b的赋值行为则不会被执行，所以赋值行为是可以被删除的。如果程序有更复杂的控制流程，例如在第一个return之后加上一个标签，使得程序中任和一个地方都可以用goto来执行到这个程序段，那么变量b的赋值行为将有可能被执行。

尽管一些计算行为被包装成函数，他们的数值也无法被函数外所存取，但仍然还是有些函数仅会回传一个固定的数值，这或许可以将该数值取代所有函数的调用。（这个简化的过程被称之为常量折叠）

更高级的编译器则会有些选项可以启动死码删除的功能，而有些则是可以选择不同等级的死码删除，比较低端等级的死码删除仅会移除不会被执行到的指令，而较高阶的可能不会保留无用变量的空间，其他高阶等级的做法可能会判断哪些指令及函数没有任何用途，并且删除他们。

死码删除最普遍的做法，是透过预处理器来判断代码是否需要被编译，如下列这个示例： 

 int main(void) {
   int a = 5;
   int b = 6;
   int c;
   c = a * (b >> 1);
   if (0) {   /* DEBUG */
     printf("%d\n", c);
   }
   return c;
 }

由于0将永远被视为False，所以if判断式内的程序将永远不会被执行，死码删除将会把它移除，这个技术在调试上相当常见，我们可以透过一个数值来决定程序段是否该被编译，使用死码删除的优化过程，将会使用预处理器来进行相同的工作。

实现中，有些在优化过程中找到的死码，是被其他优化技术产生，举例来说，典型强度折减的技术，将会在代码内插入新的运算以取代昂贵的运算行为，而被取代的代码就成了死码[1]，随后，死码删除会移除那些计算，以完成这个效果（没有复杂的强度折减算法）。

从历史上来看，死码删除使用来自资料流分析的资讯[2]，Cytron et al在原始文章中发布了一个基于静态单赋值形式的算法[3]，Shillingsburg改进了这个算法，并开发了一个算法来移除无用的控制流（Control-flow）[4]。

动态死码删除

死码通常被视为无条件的（unconditionally），所以我们可以在编译时期透过死码删除来移除这些无用的代码。

然而，在实现上，只有在特定的情形才会标注一个代码区段是无用的，或是不会执行到的，这可能无法在编译时期所得知。例如在不同的执行环境有不同的结果（举例来说，目标环境可能会有不同的操作系统版本，或是不同的驱动程式及可用服务的组合），可能会在代码内要求不同特例的集合，同时在这些案例下就变成有条件的死码。然而，软件（例如驱动程式、或是常驻服务）可能会根据用户的设置，而配置或排除特定的功能，使得在一些特定的情境，会变成部分无用的死码。模块化软件实现方式，是在需要时才读取动态函数库，在多数的案例中，不可能仅从特定的函数库读取相关的程序，它仍然会包含一些程序片段，在特定的环境下是可被视为死码，但是这在编译时期是无法被排除的。

动态死码删除（dynamic dead code elimination）被使用在执行时动态侦测，可识别及解析相依性，用以移除有条件的死码，在执行时期重新组合保留的代码。

多数的电脑语言、编译器、操作系统不提供，或是仅比动态读取函数库及后链接（late linking）提供多一点点的功能，能使用动态死码删除的软件是相当稀少的。

参考文献

Partial dead code elimination using slicing transformations Found in: Proceedings of the ACM SIGPLAN 1997 conference on Programming language design and implementation (PLDI '97) By Rastislav Bodík, Rajiv Gupta Issue Date:June 1997 pp. 682–694

  1. ^ Frances Allen, John Cocke, and Ken Kennedy. Reduction of Operator Strength. In Program Flow Analysis, Muchnick and Jones (editors), Prentice-Hall, 1981.
  2. ^ Ken Kennedy. A Survey of Data-flow Analysis Techniques. In Program Flow Analysis, Muchnick and Jones (editors), Prentice-Hall, 1981.
  3. ^ Ron Cytron, Jeanne Ferrante, Barry Rosen, and Ken Zadeck. Efficiently Computing Static Single Assignment Form and the Program Dependence Graph. ACM TOPLAS 13(4), 1991.
  4. ^ Keith D. Cooper and Linda Torczon, Engineering a Compiler, Morgan Kaufmann, 2003, pages 498ff.

参考书籍

  • Grune, Dick; Bal, Henri E.; Jacobs, Ceriel J.H.; Langendoen, Koen G. Modern Compiler Design. John Wiley & Sons, Inc. 2000. ISBN 0-471-97697-0. 

外部链接

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