8、基于位段的分析与优化表示

基于位段的分析与优化表示

1. 引言

在当今的编程领域，处理子字级数据的程序数量日益增多，重要性也愈发凸显。这类程序广泛应用于网络处理器、媒体处理器，或是具备媒体扩展功能的通用处理器。此外，数据压缩技术在嵌入式系统应用中至关重要，经过数据压缩转换后的代码同样需要处理子字级实体。

然而，以字级进行程序分析过于粗糙，会错失许多优化机会。因为在这些应用领域常用的 C 语言中，子字级的访问是通过复杂的掩码和移位操作来表达的。为了解决这个问题，我们引入了一种新颖的程序表示方法，它能够让我们在子字级进行推理。

构建这种表示的关键步骤如下：
- 局部分析 ：通过分析赋值语句右侧表达式中的位操作，识别出感兴趣的位段。将左侧变量对应的字拆分为多个位段，使得相邻位段在赋值操作中被不同地修改，并用多个位段赋值语句替换原赋值语句。
- 全局分析 ：考虑控制流，建立同一变量不同位段之间的明确关系。通过引入拆分节点和合并节点来表达这些关系，拆分节点将大位段拆分为多个小位段，合并节点将多个相邻小位段合并为一个大位段。

这种表示方法非常适合进行位段推理，例如可以轻松追踪位段之间的值流，形成位段级的定义 - 使用链。同时，由于它使子字级访问变得明确，代码生成器可以更轻松高效地支持具有数据包级寻址特殊指令的处理器，从而替换掉代价高昂的掩码和移位操作。

2. 表示方法

我们的表示方法基于有向控制流图（CFG），节点代表语句。构建这种表示主要受形如 v = t 的赋值语句驱动，其中右侧项 t 仅包含位操