ssa编译器优化

‘壹’ 学C语言现在最好用的编程软件

GNU编译器套装
开发 The GNU Project
最新版本 4.4.2 / 2009-10-15（2个月前）
操作系统 跨平台
类型 编译器
许可协议 GPL
网站 gcc.gnu.org

GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套装），是一套由GNU开发的编程语言编译器。它是一套以GPL及LGPL许可证所发行的自由软件，也是GNU计划的关键部分，亦是自由的类Unix及苹果计算机Mac OS X 操作系统的标准编译器。GCC（特别是其中的C语言编译器）也常被认为是跨平台编译器的事实标准。

GCC原名为GNU C语言编译器（GNU C Compiler），因为它原本只能处理C语言。GCC很快地扩展，变得可处理C++。之后也变得可处理Fortran、Pascal、Objective-C、Java，以及Ada与其他语言。
目录
[隐藏]

* 1 概观
* 2 目前支持的语言
o 2.1 内嵌OpenMP支持
* 3 支持的处理器架构
* 4 结构
o 4.1 前端接口
o 4.2 中介接口
o 4.3 后端接口
* 5 替GCC程序除错
* 6 参考书目及注释
* 7 参阅
* 8 更多阅读
* 9 外部链接

[编辑] 概观

GCC是由理乍得·马修·斯托曼在1985年开始的。他首先扩增一个旧有的编译器，使它能编译C，这个编译器一开始是以Pastel语言所写的。Pastel是一个不可移植的Pascal语言特殊版，这个编译器也只能编译Pastel语言。为了让自由软件有一个编译器，后来此编译器由斯托曼和Len Tower在1987年[1]以C语言重写[2]并成为GNU项目的编译器。GCC的建立者由自由软件基金会直接管理[3]。

在1997年，一群不满GCC缓慢且封闭的创作环境者，组织了一个名为EGCS《Experimental/Enhanced GNU Compiler System》的项目，此项目汇整了数项实验性的分支进入某个GCC项目的分支中。EGCS比起GCC的建构环境更有活力，且EGCS最终也在1999年四月成为GCC的官方版本。

GCC目前由世界各地不同的数个程序设计师小组维护。它是移植到中央处理器架构以及操作系统最多的编译器。

由于GCC已成为GNU系统的官方编译器（包括GNU/Linux家族），它也成为编译与建立其他操作系统的主要编译器，包括BSD家族、Mac OS X、NeXTSTEP与BeOS。

GCC通常是跨平台软件的编译器首选。有别于一般局限于特定系统与运行环境的编译器，GCC在所有平台上都使用同一个前端处理程序，产生一样的中介码，因此此中介码在各个其他平台上使用GCC编译，有很大的机会可得到正确无误的输出程序。
[编辑] 目前支持的语言

以2006年5月24日释出的4.1.1版为准，本编译器版本可处理下列语言：

* Ada 《GNAT》
* C 《GCC》
* C++（G++）
* Fortran 《Fortran 77: G77，Fortran 90: GFORTRAN》

* Java 《编译器：GCJ；解释器：GIJ》
* Objective-C 《GOBJC》
* Objective-C++

先前版本纳入的CHILL前端由于缺乏维护而被废弃。

Fortran前端在4.0版之前是G77，此前端仅支持Fortran 77。在本版本中，G77被废弃而采用更新的GFortran，因为此前端支持Fortran 95。

下列前端依然存在：

* Mola-2
* Mola-3
* Pascal
* PL/I

* D语言
* Mercury
* VHDL

[编辑] 内嵌OpenMP支持

OpenMP是一种跨语言的对称多处理器（SMP）多线程并行程序的编程工具，也非常适合当今越来越流行的单CPU多核硬件环境，因此从gcc4.2开始，OpenMP成为其内嵌支持的并行编程规范，可以直接编译内嵌 OpenMP语句的C/C++/Fortran95的源代码。gcc4.2之前如果想在C/C++/Fortran中嵌入OpenMP语句的话，需要额外安装库和预处理器才能识别和正确处理这些语句。

* gcc 4.2.0开始支持OpenMP v2.5
* gcc 4.4.0开始支持OpenMP v2.5及v3.0

参见GNU的GOMP计划
[编辑] 支持的处理器架构

GCC目前支持下列处理器架构（以4.1版为准）：

* Alpha
* ARM
* Atmel AVR
* Blackfin
* H8/300
* IA-32（x86）与x86-64
* IA-64例如：Itanium

* MorphoSys家族
* Motorola 68000
* Motorola 88000
* MIPS
* PA-RISC
* PDP-11
* PowerPC

* System/370，System/390
* SuperH
* HC12
* SPARC
* VAX
* Renesas R8C／M16C／M32C家族

较不知名的处理器架构也在官方释出版本中支持：

* A29K
* ARC
* C4x
* CRIS
* D30V
* DSP16xx
* FR-30
* FR-V

* Intel i960
* IP2000
* M32R
* 68HC11
* MCORE
* MMIX

* MN10200
* MN10300
* NS32K
* ROMP
* Stormy16
* V850
* Xtensa

由FSF个别维护的GCC处理器架构：

* D10V
* MicroBlaze

* PDP-10
* MSP430

* Z8000

当GCC需要移植到一个新平台上，通常使用此平台固有的语言来撰写其初始阶段。
[编辑] 结构

GCC的外部接口长得像一个标准的Unix编译器。用户在命令行下键入gcc之程序名，以及一些命令参数，以便决定每个输入文件使用的个别语言编译器，并为输出代码使用适合此硬件平台的汇编语言编译器，并且选择性地运行连接器以制造可运行的程序。

每个语言编译器都是独立程序，此程序可处理输入的源代码，并输出汇编语言码。全部的语言编译器都拥有共通的中介架构：一个前端解析符合此语言的源代码，并产生一抽象语法树，以及一翻译此语法树成为GCC的寄存器转换语言《RTL》的后端。编译器优化与静态代码解析技术（例如FORTIFY_SOURCE[1]，一个试图发现缓存溢出《buffer overflow》的编译器）在此阶段应用于代码上。最后，适用于此硬件架构的汇编语言代码以Jack Davidson与Chris Fraser发明的算法产出。

几乎全部的GCC都由C写成，除了Ada前端大部分以Ada写成。
[编辑] 前端接口

前端的功能在于产生一个可让后端处理之语法树。此语法解析器是手写之递回语法解析器。

直到最近，程序的语法树结构尚无法与欲产出的处理器架构脱钩。而语法树的规则有时在不同的语言前端也不一样，有些前端会提供它们特别的语法树规则。

在2005年，两种与语言脱钩的新型态语法树纳入GCC中。它们称为GENERIC与GIMPLE。语法解析变成产生与语言相关的暂时语法树，再将它们转成GENERIC。之后再使用"gimplifier"技术降低GENERIC的复杂结构，成为一较简单的静态唯一形式（Static Single Assignment form，SSA）基础的GIMPLE形式。此形式是一个与语言和处理器架构脱钩的全局优化通用语言，适用于大多数的现代编程语言。
[编辑] 中介接口

一般编译器作者会将语法树的优化放在前端，但其实此步骤并不看语言的种类而有不同，且不需要用到语法解析器。因此GCC作者们将此步骤归入通称为中介阶段的部分里。此类的优化包括消解死码、消解重复计算与全局数值重编码等。许多优化技巧也正在实现中。
[编辑] 后端接口

GCC后端的行为因不同的前处理器宏和特定架构的功能而不同，例如不同的字符尺寸、调用方式与大小尾序等。后端接口的前半部利用这些消息决定其RTL的生成形式，因此虽然GCC的RTL理论上不受处理器影响，但在此阶段其抽象指令已被转换成目标架构的格式。

GCC的优化技巧依其释出版本而有很大不同，但都包含了标准的优化算法，例如循环优化、线程跳跃、共通程序子句消减、指令调度等等。而RTL的优化由于可用的情形较少，且缺乏较高级的信息，因此比较起近来增加的GIMPLE语法树形式[2]，便显得比较不重要。

后端经由一重读取步骤后，利用描述目标处理器的指令集时所取得的信息，将抽象寄存器替换成处理器的真实寄存器。此阶段非常复杂，因为它必须关照所有GCC可移植平台的处理器指令集的规格与技术细节。

后端的最后步骤相当公式化，仅仅将前一阶段得到的汇编语言码借由简单的副函数转换其寄存器与存储器位置成相对应的机器码。
[编辑] 替GCC程序除错

为GCC除错的首选工具当然是GNU除错器。其他特殊用途的除错工具是Valgrind，用以发现存储器泄漏 (Memory leak)。而GNU测量器（gprof）可以得知程序中某些函数花费多少时间，以及其调用频率；此功能需要用户在编译时选定测量《profiling》选项。
[编辑] 参考书目及注释

* Richard M. Stallman：Using and Porting the GNU Compiler Collection, Free Software Foundation，ISBN 0-595-10035-X
* Richard M. Stallman: Using Gcc: The Gnu Compiler Collection Reference, Free Software Foundation, ISBN 1-882114-39-6
* Brian J. Gough：An Introction to GCC, Network Theory Ltd., ISBN 0-9541617-9-3

1. ^ Tower, Leonard (1987) "GNU C编译器beta测试版释出" comp.lang.misc USENET新闻组；参阅http://gcc.gnu.org/releases.html#timeline
2. ^ Stallman, Richard M.（1986年2月1日）．GNU状态．GNU的公告版，1（1）．自由软件基金会．
3. ^ Stallman, Richard M. (2001) "GCC贡献者名单"于使用及移植GCC 2.95版（Cambridge, Mass.: Free Software Foundation）

[编辑] 参阅
[[File:|36x32px|自由软件主题]] 自由软件主题首页

GCC目前包含了Boehm GC，一个为C/C++ 所设计的垃圾回收器。

* distcc - 为分布式编译所设计的软件，以GCC为协同软件。
* LLVM - 低层虚拟机编译器架构。
* MinGW - 将GNU开发工具移植到Win32平台下的计划
* Cygwin - 在Windows上运行GNU程序的模拟软件。
* GCC Summit
* OpenWatcom - 另一个开放原码的C++/Fortran编译器。
* Code Sourcery - 一个GCC顾问公司。
* ggcc - 全球化GCC项目。

[编辑] 更多阅读

* Arthur Griffith, GCC: The Complete Reference. McGrawHill/Osborne. ISBN 0-07-222405-3.
* Kerner, Sean Michael．Open Source GCC 4.0: Older, Faster，internetnews.com，2005年4月22日．
* Kerner, Sean Michael．New GCC Heavy on Optimization，internetnews.com，2006年3月2日．

[编辑] 外部链接

* GCC官方网站
* GCC Forum - 由Nabble维持，整理所有gcc通信讨论串，并集成入一个可搜索接口中。

‘贰’ 本科独立用C语言完成没有优化的C语言编译器属于什么水平

我觉得水平还是很高的，但意义恐怕不大。编译器技术是非常成熟的领域，而且由于应用场景的限
制实时，复杂的算法已经自动出局了，你可选的东西是有限的。编译器可能有很多实现的形
式，虚拟机/解释器/静态编译器 等，也有成熟的开源实现。作为本科生，而非专门研究该分支的学生，应该合理分配自己学习的时间，如果做这个编译器就干
掉了大半年，那计网和OS这些课程该咋办？ 

我知道很多人会认为没有做编译器优化特指中段优化，不考虑机器码上的优化比较划水。但编
译器优化是一个很复杂的东西：首先它和你用的IR表示有关而且是强烈耦合，SSA IR基本还
好，有开源代码和文献记载，你想要的都能在网上挖到但这怎么体现你的水平是吧。你
要考虑编译器的性能，尽管编译器的后端优化基本上可以纳入到某种PEabstract interpretation的
范畴中。

要不然你可以通过编写插件的方式白嫖例如visual studio code这类软
件的强大编辑功能,如果你写的不是c compiler,你也可以尽量把语法设计得很像c,这样你又能进一步
白嫖其强大的intellisense code,当然仍然有不少人或者应该说团队达到了这一步,到这里,应该卷死
了99.99%的同行应该毫无问题。

‘叁’ 静态分析是指

经济领域概念
静态分析是一种分析经济现象的均衡状态以及有关的经济变量达到均衡状态所需要条件的分析方法。[1]而不考虑经济现象达到均衡状态的过程，它完全抽象掉了时间因素和具体的变化过程，是一种静止地、孤立地考察某种经济事物的方法。
网络


静态分析
经济领域概念
静态分析是一种分析经济现象的均衡状态以及有关的经济变量达到均衡状态所需要条件的分析方法。[1]而不考虑经济现象达到均衡状态的过程，它完全抽象掉了时间因素和具体的变化过程，是一种静止地、孤立地考察某种经济事物的方法。

中文名
静态分析
外文名
static analysis
指标
总量指标、相对指标、平均指标、标志变异指标等
应用
静态计算机科学、经济学、工程、力学、机械
释义
根据既定的外生变量值求得内生变量的分析方法
内涵
静态分析法是根据既定的外生变量值求得内生变量的分析方法，是对已发生的经济活动成果，进行综合性的对比分析的一种分析方法。

如研究均衡价格时，舍掉时间、地点等因素，并假定影响均衡价格的其他因素，如消费者偏好、收入及相关商品的价格等静止不变，单纯分析该商品的供求达于均衡状态的产量和价格的决定。简单地说就是抽象了时间因素和具体变动的过程，静止地孤立地考察某些经济现象。它一般用于分析经济现象的均衡状态以及有关经济变量达到均衡状态所需要的条件。

常用的静态分析法有：相对数分析法、平均数分析法、比较分析法、结构分析法、因素替换分析法、综合计算分析法、价值系数分析法等。

指标

‘肆’ 想学《编译原理》请各位推荐些书

我们学校用的是《编译原理》与《编译原理与实践》这两本书，这两本书都是国外的教材。我觉得《编译原理与实践》这本书不错，自学应该能看懂，而且代码比较多，书最后还有整个小型编译器的源代码。
编译不好学，你就慢慢学吧。

下面的资料请作参考：

当代编译技术三大圣经级别的教材

1.龙书(Dragon book)
书名是Compilers: Principles,Techniques,and Tools
作者是：Alfred V.Aho,Ravi Sethi,Jeffrey D.Ullman

内容简介
《编译原理》作者Alfred V．Aho、Ravi Sethi和Jeffrey D．Ullman是世界着名的计算机 科学家，他们在计算机科学理论、数据库等很多领域都做出了杰出贡献。《编译原理》 是编译领域无可替代的经典着作，被广大计算机专业人士誉为“龙书”。《编译原理》一 直被世界各地的着名高等院校和科研机构(如贝尔实验室、哥伦比亚大学、普 林斯顿大学和斯坦福大学等)广泛用作本科生和研究生编译原理与技术课程的 教材，《编译原理》对我国计算机教育界也具有重大影响。 书中深入讨论了编译器设计的重要主题，包括词法分析、语法分析、语法制 导分析、类型检查、运行环境、中间代码生成、代码生成、代码优化等，并在 最后两章中讨论了实现编译器的一些编程问题和几个编译器实例，而且每章都 提供了大量的练习和参考文献。

与上一版相比，《编译原理》第二版进行了全面的修订，涵盖了编译器开发方面的最新进展。每章中都提供了大量的系统及参考文献。《编译原理》是编译原理课程方面的经典教材，内容丰富，适合作为高等院校计算机及相关专业本科生及研究生的编译原理课程的教材，也是广大技术人员的极佳参考读物。

作者简介
Alfred V．Aho，美国歌伦比亚大学教授，美国国家工程院院士，ACM和IEEE会士，曾获得IEEE的冯·诺伊曼奖。着有多部算法、数据结构、编译器、数据库系统及计算机科学基础方面的着作。
Monica S．Lam，斯坦福大学计算机科学系教授，曾任Tensilica的首席科学家，也是Moka5的首任CEO。曾经主持SUIF项目，该项目产生了最流行的研究用编译器之一。
Ravi Sethi，Avaya实验室总裁，曾任贝尔实验室高级副总裁TLucent Technologies通信软件的CTO。他曾在宾夕法尼亚州立大学、亚利桑那州立大学和普林斯顿大学任教，是ACM会士。
Jeffrey D．Ullman斯坦福大学计算机科学系教授和Gradiance CEO，他的研究兴趣包括数据库理论、数据库集成、数据挖掘和利用信息基础设施教学等。他是美国国家工程院院士、IEEE会士，获得过ACM的KarIstrom杰出教育家奖和Knuth奖。
第一版中文版
第二版中文版

2.鲸书(Whale book)
书名是：Advanced Compiler Design and Implementation
作者是：Steven S.Muchnick

内容简介
本书迎接现代语言和体系结构的挑战，帮助读者作好准备，去应对将来要遇到的编译器设计的问题。
本书涵盖现代微处理器编译器的设计和实现方面的所有高级主题。本书从编译设计基础领域中的高级问题开始，广泛而深入地阐述各种重要的代码优化技术，分析各种优化之间的相对重要关系，以及实现这些优化的最有效方法。
本书特点
●为理解高级编译器设计的主要问题奠定了基础
●深入阐述优化问题
●用Sun的SPARC、IBM的POWER和PowerPC、DEC的Alpha以及Intel的Pentium和相关商业编译 器作为案例，说明编译器结构、中间代码设计和各种优化方法
●给出大量定义清晰的关于代码生成、优化和其他问题的算法
●介绍由作者设计的以清晰、简洁的方式描述算法的语言ICAN (非形式编译算法表示)。

本书是经典的编译器着作，与“龙书”齐名，称为鲸书。书中针对现代语言和体系结构全面介绍了编译器设计与实现的高级论题，从编译器的基础领域中的高级问题开始，然后深入讨论了各种重要的代码优化。本书专为编译器专业人士和计算机专业本科生，研究生编写，在设计和实现高度优化的编译器以及确定优化的重要性和实现优化的最有效的方法等方面，为读者提供了非常有价值的指导。

作者简介
Steven S.Muchnick，曾是计算机科学教授，后作为惠普的PA-RISC和SUN的SPARC两种计算机体系结构的核心开发成员，将自己的知识和经验应用于编译器设计，并担任这些系统的高级编译器设计与实现小组的领导人。他在研究和开发方面的双重经验，对于指导读者作出编译器设计决策极具价值。

3.虎书(Tiger book)
书名是：Modern Compiler Implementation in C /Java /ML,Second Edition
作者是：Andrew W.Appel,with Jens Palsberg

内容简介
《现代编译原理——C语言描述(英文版)/图灵原版计算机科学系列》全面讲述了现代编译器的各个组成部分，包括：词法分析、语法分析、抽象语法、语义检查、中间代码表示、指令选择、数据流分析、寄存器分配以及运行时系统等。与大多数编译原理的教材不同，《现代编译原理——C语言描述(英文版)/图灵原版计算机科学系列》采用了函数语言和面向对象语言来描述代码生成和寄存器分配，对于编译器中各个模块之间的接口都给出了实际的 C 语言头文件。 全书分成两部分，第一部分是编译的基础知识，适用于第一门编译原理课程（一个学期）；第二部分是高级主题，包括面向对象语言和函数语言、垃圾收集、循环优化、 SSA（静态单赋值）形式、循环调度、存储结构优化等。
本书是一本着名的编译原理课程的教材。国际上众多名校均采用本书作为编译原理课程的教材，包括美国麻省理工学院、加州大学伯克利分校、普林斯顿大学和英国剑桥大学等。本书在国外享有“虎书”的称号，与有“龙书”之称的《编译原理》（Alfred Aho 等编着）齐名。与编译原理方面的其他名着相比，本书出版时间晚，内容新。 书中专门为学生提供了一个用 C 语言编写的实习项目，包括前端和后端设计，学生可以在一学期内创建一个功能完整的编译器。

作者简介
Andrew W.Appel，美国普林斯顿大学计算机科学系教授，第26届ACM SIGPLAN-SIGACT程序设计原理年会大会执行主席，1998-1999年在贝尔实验室做研究工作。主要研究方向是计算机安全、编译器设计、程序设计语言等。

‘伍’ llvm 3.7,128bits啥意思

LLVM 是 Low Level Virtual Machine （低级虚拟机）的简称，这个库提供了与编译器相关的支持，可以作为多种语言编译器的后台来使用。能够进行程序语言的编译期优化、链接优化、在线编译优化、 代码生成。LLVM的项目是一个模块化和可重复使用的编译器和工具技术的集合。LLVM是伊利诺伊大学的一个研究项目，提供一个现代化的，基于SSA的编 译策略能够同时支持静态和动态的任意编程语言的编译目标。自那时以来，已经成长为LLVM的主干项目，由不同的子项目组成，其中许多正在生产中使用的各种 商业和开源的项目，以及被广泛用于学术研究。
LLVM 是 Illinois 大学发起的一个开源项目，和之前为大家所熟知的JVM 以及 .net Runtime这样的虚拟机不同，这个虚拟系统提供了一套中立的中间代码和编译基础设施，并围绕这些设施提供了一套全新的编译策略（使得优化能够在编译、 连接、运行环境执行过程中，以及安装之后以有效的方式进行）和其他一些非常有意思的功能。
对于普通的开发人员来说，LLVM计划提供了越来越多的可以使用、编译器以外的其他工具。例如代码静态检查工具 LLVM/Clang Static Analyzer，是一个 Clang 的子项目，能够使用同样的 Makefile 生成 HTML 格式的分析报告。