窥孔优化

窥孔 优化，顾名思义，是一种很局部的优化方式，编译器仅仅在一个 基本块或者多个基本块中，针对已经生成的代码，结合CPU自己指令的特点，通过一些认为可能带来性能提升的转换规则，或者通过整体的分析，通过指令转换，提升代码性能。别看这些代码转换很局部，很小，但可能会带来很大的性能提升。

这个窥孔，你可以认为是一个滑动窗口， 编译器在实施窥孔优化时，就仅仅分析这个窗口内的指令。每次转换之后，可能还会暴露相邻窗口之间的某些优化机会，所以可以多次调用窥孔优化，尽可能提升性能。

（1）

优化对象既可以是中间代码级，也可以是目标代码级。（2）每次处理的只是一组相邻指令，相当于将一 组相邻指令暴露在一个优化窗口中（正如“窥孔”的含义）。 （3）对优化对象进行线性扫描。（4）优化后产生的结果可能 会给后面的代码提供进一步优化的机会。（5）窥孔优化程序通常很小，只需很少的内存，执行速度很快。

窥孔优化可以在四个方面寻找优化机会：冗余指令删除，包括冗余的load和store指令以及死代码(不会执行的代码);控制流优化；强度削弱；利用特有指令。

比如这段汇编代码：

sh $0,6($sp)

sh $0, 4($sp)

sh $0, 2($sp)

sh $0, 0($sp)

ldc1 $f1, 0($sp)

完全可以使用指令xor $f1,$f1,$f1这样可以省掉5次访存操作，性能的提升非常明显。上面sh是store 16bit到某个地址，ldc1是load 64bit到某个寄存器。xor是异或指令。

但是这种指令序列的转换和合成有个前提，必须保证这些指令按照顺序执行，即这些指令之间，不能有其他标号，即入口。也就是说这些指令必须在一个基本块中。当然，你也可以在编译器较前面阶段的优化中，针对该操作，做变换。这样到了窥孔优化时，就不再会有这样的代码了。

有些代码可能用于不会被执行到，这样在窥孔优化阶段，如果发现这样的代码，就可以直接删除。典型的方式是优化双跳转，即第一条跳转指令的目的地址还是一条跳转指令时，可以删除后一条跳转指令，并修改第一条跳转指令的目标地址。另外，对于不可能进入的分支也可以使用这种方式删除。

中间代码生成阶段，很可能经常产生一些跳转到跳转指令，跳转到分支跳转、分支跳转到跳转之类的指令，都可以在窥孔优化中想办法解决掉，当然你也可以在中间代码中优化它们。一些分支被删除后，可能还存在一些不会被到达的标号(label)，也可以顺便删除之，这样就会提升基本块的大小，增加优化机会。

即利用代价较小的指令或操作替代代价较大的指令或操作，从而提升性能。比如x=x+0, x=x*1之类的操作就能直接避免，x=x*2,x=x/2之类的操作可以使用左移或右移实现。x^2之类的指数运算可以削弱为x*x的乘法运算，浮点数除以常数的运算可以转换为浮点数乘以常数的倒数。这些都是优化方式。

CPU都会提供一些特殊指令完成特殊操作，比如DSP芯片中可能有复杂的数字信号处理指令，龙芯中有乘加指令以及一些向量扩展指令。还有一些CPU可能提供自增、自减、取绝对值指令。这些都能在窥孔优化中生成。提升程序的运行性能。