编译器设计中的循环优化

循环优化是提高执行速度和减少与循环相关的开销的过程。它在提高缓存性能和有效利用并行处理能力方面发挥着重要作用。科学程序的大部分执行时间都花在循环上。

Loop Optimization is a machine independent optimization.

减少内循环中的指令数量可以改善程序的运行时间，即使该循环外的代码量增加。

循环优化技术：

1. 频率降低(代码运动)：
   在频率降低方面，循环中的代码量减少了。可以移出循环体而不影响程序语义的语句或表达式被移出循环。

   例子：

   Initial code:
   
   while(i<100)
   {
    a = Sin(x)/Cos(x) + i;
    i++;
   }
   
   Optimized code:
   
   t = Sin(x)/Cos(x);
   while(i<100)
   {
    a = t + i;
    i++;
   } 

2. 循环展开：
   循环展开是一种循环转换技术，有助于优化程序的执行时间。我们基本上删除或减少迭代。循环展开通过消除循环控制指令和循环测试指令来提高程序的速度。

   例子：

   Initial code:
   
   for (int i=0; i<5; i++)
       printf("Pankaj\n");
   
   Optimized code:
   
   printf("Pankaj\n");
   printf("Pankaj\n");
   printf("Pankaj\n");
   printf("Pankaj\n");
   printf("Pankaj\n"); 

3. 环路干扰：
   环路干扰是将两个或多个环路组合在一个环路中。它减少了编译大量循环所需的时间。

   例子：

   Initial Code:
   
   for(int i=0; i<5; i++)
       a = i + 5;
   for(int i=0; i<5; i++)
       b = i + 10;
   
   Optimized code:
   for(int i=0; i<5; i++)
   {
    a = i + 5;
    b = i + 10;
   }