1、补充二数据流分析技术,复习,1、什么是元程序 程序的程序 元程序的组成及元程序的作用。 2、预处理:掌握三种中间表示 3、掌握4种文法规则：结构规则；选择规则；表规则；词法规则。 4、能用规则表示其程序源码。,要点,了解什么是数据流分析技术 理解对数据流的十种定义,找出下列程序的错误 void f1(int *p1, int p2, int p3) *p1 = p3 - p2; main() int a,x,y; printf (“Type in a value for a“); scanf (“%d“, ,数据流分析技术,数据流分析技术是对源程序分析、获取程序中变量定值和传播的情况，帮助理解
2、程序中的数据流动情况。 数据流分析的用途 编译优化、程序维护 程序安全性的检查 数据流分析所得结论同程序运行时的情况一致 需要定义机器模型和操作语义，证明所得结论对操作语义可靠 数据流分析收集的信息同基本块和控制流有关，通常和变量值无关,数据流分析的最基本点：掌握赋值操作改变哪些变量的值。 （1）如果没有引用变量，直接读取变量赋值 （2）如果有引用变量，则很难静态分析什么变量被赋值。,数据流方程定义,定义一、基本块 是一个顺序执行的命令序列。进入一个基本块，必须从第一条命令进入，退出基本块，必须由最后一条命令退出。 特点：后续执行情况可判断。 例1: x=x+1;y=y+1;z=z+1; 定义
3、二、程序图 是一个有向图，它的结点为基本块，有一个入口结点（无前驱结点）和一个出口结点（无后续结点）,扩展：常用的程序图有三种表示（流程图 N-S图 PAD图）,定义三、定值 在基本块当中对变量x的赋值，若有d:x:=e(e代表一个表达式),则称有对x的定值，d: 为 x的定值点。 (注：d:为程序中引入的标识，对程序无影响） 定义四、注销 若有对变量x的赋值x:=,则程序注销了x的原定值。用killB表示B中被注销的所有变量之集。,定义五、向下暴露的定值 设（Bi,di） 为x的一个定值，若从di+1到Bi的出口再无对x的定值，则称x的di的定值为向下暴露的定值，并用defBi表示Bi中的所
4、有向下暴露定值的变量之集。 定义六、可能到达的定值 说在（Bi,di）点x定值可能到达 （Bj,dj）点 ，若从（Bi,di）存在一条路，且在该路上无x的定值。 用符号inBi和outBi分别表示可能到达Bi块入口处和出口处的所有变量定值的集合,可到达的定值数据流方程 inB*=，B*为入口块。； outB=defB (in(B)-kill(B) ) inB = (outBi) i=1,2,n；Bi为B的前驱结点 其中 inB表示在B入口处有定值的变量之集 outB表示定值可到达B出口处的变量定值之集,实例：找出每个块中的可能到达的定值集合,定义七、定义性出现，使用性出现 称第一次出现在赋值命
5、令左部的变量出现（即x:=第一次出现）为变量（x）的定义性出现，而称其他部位中的变量出现为其使用性出现 定义八、向上暴露的使用 在(Bi,di)有x的使用性出现，若从Bi的入口到di-1点无对x的赋值。则称x在(Bi,di)点的出现为向上暴露的使用，用use_liveB表示B中所有向上暴露的使用,定义九、变量的活跃性 说变量x在（Bi,di）点活跃，若： 1.存在一点（Bj,dj）有x的使用性出现。且 2.从（Bi,di)到（Bj,dj)存在一条通路，且在该路上无对x的定值。 定义十、注销活跃性 若在某一点（Bk,dk) 有X:=E，则称注销X的活跃性,思考，如何求各个基本块入口处和出口处上活
6、跃变量集？ 显然，在Bi块的入口处活跃的一定在前驱出口处活跃。 （1）Bi块的局部向上暴露使用的变量 （2）Bi块出口处活跃且不被Bi块所注销的变量,活跃变量的数据流方程表示方法 in_liveB=use_liveB(out_liveB- kill_liveB) out_liveB= in_liveBi Bi为B的后续 out_liveB*= B*为出口块 其中 in_liveB=在B入口处活跃的所有变量的集合 out_liveB=在B出口处活跃的所有变量的集合 use_liveB=Bi中所有局部向上暴露使用的变量集合 kill_liveB=x|B注销其活跃性的变量集合。如果含有过程，该如何表
7、达和分析数据流？,定义十一、过程调用块 把过程调用P(e1,en)定义为一个独立的基本块，称为过程调用块 。 定义十二、过程的返回块 调用块的接续为返回块（或return的后续块） 难点： 下标变量的分析 别名问题,数据流分析技术应用,数据流分析的基础把各种数据流模式作为一个整体来抽象地研究，然后可以形式地回答数据流算法的下列几个基本问题： 在什么情况下数据流分析中使用的迭代算法是正确的？ 该迭代算法所得解的精度如何？ 该迭代算法是否收敛？ 数据流方程的解的含义是什么？,第一个应用：检测数据流异常,数据流异常情况： 变量无定值而使用； 变量重复定值； 变量定值无使用。,检测：针对第一种情况（无
8、定值而使用）,in_dB:表示在B入口处所有定值的变量之集； out_dB:表示B在出口处所有定值的变量之集； def_dB:表示B中所有定值的变量之集。 数据流方程： in_dB*= B*为入口块 in_dB=（或）i=1,2n(out_dBi)Bi为B的前驱块 out_dB=def_dBin_dB,结论： 若in_liveBin_dB，则必有变量无定值而使用; 特例：若in_liveB*，则必有变量无定值而使用.,针对第2和3中情况：,in_ddBi: 表示块B入口处所有定值而未使用的变 量之集； out_ddBi:表示块B出口处所有定值而未使用的变量之集； def_dd1Bi=x|x在（
9、B,di）点定值，且从（B,d1）. （B,di）无x的使用性出现。 def_dd2Bi=x|x在（B,di）点定值，且从（B,di+1）到B出口，无x的使用性出现。in_ddB*= B*为入口块 in_ddB=（或）out_ddB out_ddB=def_dd2B(in_ddB-useB),结论： 若in_ddBdef_dd1B，则有变量重复定值；若in_ddB-in_liveBi，则有变量定值而未使用，或重复定值。 若out_ddB*， B*为出口块,则有变量定值而未使用。,第二个应用：程序优化-全局常表达式节省,程序优化：全局常表达式节省问题：利用的信息不充分 如何解决： 程序优化中，我
10、们感兴趣的是什么？ 对于每个块要知道哪些常量定值是一定能到达其出口处的,定义：常量定值 若在块B中有x:=c，其中c是常数,且该定值是向下暴露的，则称x有一个常量定值，记为xc。 定义： 注销常量定值 若有x:=E，则称注销了x的常量定值。 定义： 广义常量定值 若块B中有向下暴露的定值x:=E，且 E的值可计算为一个常量c，则称产生一个广义常量定值xc。 定义： 注销广义常量定值 若有x= 则称注销了广义常量定值,数据流方程： in_acB0= B0为入口块 in_acBi=j=1,2,n out_acBj,Bj为Bi的前驱 out_acBi=def_acBiU(in_acBi-kill_a
11、cBi) 其中： in_acBi：定能达到Bi入口的所有常量定值的集合 out_acBi：定能达到Bi出口的所有常量定值的集合 def_acBi：Bi所产生且对块外有效的常量定值 kill_acBi：Bi所注销的所有常量定值的集合,优化过程： 建立数据流方程 求解 对每一基本块进入优化 把in-ac(B)填入vvl 按原方法优化,例题,in-acB1 = out-acB1 = x.1,y.2 in-acB2 = x.1,y.2 out-acB2 = x.1,y.2,z.3,b.4 in-acB3 = x.1,y.2 out-acB3 = x.1,y.2,z.3,b.4 in-acB4 = x.
12、1,y.2,z.3,b.4 out-acB4 =x.1,y.2,z.3,b.4,k.7,u.9,r.16,第三个应用：公共子表达式节省,定义：表达式定值在块B中，若有d: x:=E，则称有表达式E的定值，d为定值点若从di+1到B的出口没有对表达式E中变量的赋值，则称B定值了表达式E 定义:注销表达式定值若有 x:=E,且x出现在表达式E中，注销了E的定值。 数据流方程：in_eB0 = B0为入口块out_eBi = def_eBi (in_eBi-kill_eBi) in_eBi = Bjpre(Bi)out_eBjBj为Bi的前驱,K,需要注意的两个问题： 形式相同的表达式未必能节省（已解决） 形式不同的表达式也可能节省（未解决）,定义：等式定值在块B中，若有x:=y。且从di+1到B出口无对x或y的赋值，则称B有了一个等式定值。即x=y 定义：注销等式定值若有对x的赋值x:=，则称注销了所有x的等式定值。 数据流方程 in_eqB0 = B0为入口块 out_eqBi = def_eqBi(in_eqBi-kill_eqBi) in_eqBi = Bjpre(Bi)out_eqBj 利用等式定值和表达式定值，可以解决形式不相同但语义相同的表达式节省问题。例如：X:=A*B 1C:=A 2 Y:=C*B 3由2可知13等价,
