llvm 一个简单函数的优化
LLVM优化一个简单函数
一个优化的、领先的编译器通常被组织为：
- 一个将源代码翻译为一个中间表示（IR）的前端。
- 一个目标无关的优化流水线：一系列，它们持续重写IR，以消除低效性以及不能容易翻译为机器码的形式。有时称之为“中端（middle end）”。
- 一个目标相关的后端，生成汇编代码或机器码。
优化的函数
bool is_sorted(int *a, int n) {undefined
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
if (a[i] > a[i + 1])
return false;
return true;
}
1，simple CFG
这里隐含声明了一个bool 变量来保存retval;
这里，基本块26只是跳转到块27。这类块可以被消除。
https://github.com/llvm-mirror/llvm/blob/release_60/lib/Transforms/Scalar/SimplifyCFGPass.cpp
这个文件实现死代码消除与基本块合并，连同一组其他窥孔控制流优化。例如：
- 删除没有前驱的基本块。
- 如果仅有一个前驱且该前驱仅有一个后继，将基本块与且前驱合并。
- 消除只有一个前驱的基本块的PHI节点。
- 消除仅包含无条件分支的基本块。
- 将invoke指令改为调用nounwind函数。
- 把形如“if (x) if (y)”的情形改为“if (x&y)”
CFG清理的大多数机会是其他LLVM-PASS的结果。例如，死代码消除与循环不变代码移动可以容易地创建空基本块。
2 SROA
SROA（聚集对象的标量替换，scalar replacement of aggregate），是我们其中一个重要的优化。这个名字有点误导，因为SROA仅是它其中一个功能。这个遍消除每条alloca指令（临时变量）并尝试把它提升到SSA寄存器。，单个alloc将被转换为多个寄存器。SROA会消除与临时变量相关的所有alloc，store ，load指令。在这个过程中它将插入一些phi指令（匹配store指令）。
%3， tmpret
%4， arg1
%5， arg2
%6，i
Early CSE early common subexpression elimination
接下来是“早期公共子表达式消除”（CSE）。CSE尝试消除人们编写的代码和部分优化的代码中出现的冗余子计算。“早期CSE”是快速的，一种查找平凡冗余计算的简单CSE。SSA形式后，每个SSA的
值是不会被更改的，仅被赋值一次。所以相同的表达式的指令是可以合并的。如下图的%10,%17。可以用10%代替所有的%17.
指令合并 ：instruction combiner
主要运行一组多种多样的“窥孔优化”，它们（通常）将一组由数据流连接的指令重写为更高效的形式。InstCombine将不改变函数的控制流。 在本例中没有优化的空间。
举例 a = b +1 ; a = a - 1; ==> a = b;
这里不是从%1减去1来计算%4，我们决定加上-1。这是一个规范化而不是优化。当有多种方式表示一个计算时，LLVM尝试规范化到一个形式（通常任意选择），这个形式是LLVM-PASS与后端期望看到的。由InstCombine进行的第二个改变是将计算%7与%11的两个符号扩展操作规范化为零扩展（zext）。在编译器可以证明sext的操作数是非负时，这是一个安全的或转换。这里就是这个情形，因为循环归纳变量从零开始，在到达n之前停止（如果n是负的，循环永远不会执行）。最后的改变是向产生%10的指令添加“nuw”（没有无符号回绕）标记。我们可以看到这是安全，通过观察到（1）归纳变量总是递增的，（2）如果一个变量从零开始且递增，在到达仅次于UINT_MAX的无符号回绕边界前，穿过仅次于INT_MAX的有符号回绕边界，它将变成未定义的。这个标记可用于证明后续优化的合理性。
再一次simplifyCFG，删除了两个无用的块。
翻转循环
initializer
if (condition)
goto BODY
else
goto EXIT
BODY:
body
modifier
if (condition)
goto BODY
else
goto EXIT
EXIT:
因为现在，与原始循环相比，翻转循环后少一个分支。，但旋转循环还提供了其他优化机会。如果我们可以证明第一个条件始终为真，从而始终执行循环，我们可以重用循环中定义的值，而无需循环退出节点中的 phi
global value numbering 全局值编号，重用全局变量。左边循环里的两个load对应a[i]与a[i+1]。这里GVN断定载入a[i]是不必要的，因为来自一次循环迭代的a[i+1]可以转发到下一次迭代作为a[i]。这个简单的技巧将这个函数load指令减半。LLVM与GCC都是最近得到这个转换的
