コンパイラとデータフロー解析

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コンパイラとデータフロー解析の違い

コンパイラ vs. データフロー解析

ンパイラ（英:compiler）とは、コンピュータ・プログラミング言語の処理系（言語処理系）の一種で、高水準言語によるソースコードから、機械語に（あるいは、元のプログラムよりも低い水準のコードに）変換するプログラムである。. データフロー解析（Data-flow analysis）は、プログラム内の様々な位置で、取りうる値の集合に関する情報を収集する技法である。制御フローグラフ (CFG) を使って変数の値が伝播するかどうかなどの情報を集め、利用する。このようにして集められた情報はコンパイラが最適化に利用する。データフロー解析の基本は到達定義 (reaching definition) である。 あるプログラムのデータフロー解析を行う単純な方法は、制御フローグラフの各ノードについてデータフロー方程式を設定し、全体として安定した状態、すなわち不動点に到達するまで、それらの式を繰り返し計算していく。完了することを保証するためには、不動点データフロー解析に基づくデータフロー方程式が必要である。すなわち、各式のローカルな更新は単調である。この技法の基本はゲイリー・キルドールが海軍大学院大学で教えていたころに開発したものである。.

制御フローグラフ

制御フローグラフ（せいぎょフローグラフ、Control Flow Graph, CFG）は、プログラムを実行したときに通る可能性のある全経路をグラフで表したものである。この場合、ノードは基本ブロック（すなわち、分岐を全く含まない逐次的コード列であって、途中に分岐先もない）を表し、ノードとノードをつなぐ有向エッジは、あるブロックから別ブロックへのジャンプを意味する。一般に、グラフ全体の入口となる入口ブロックと、出口となる出口ブロックがある。 CFGはコンパイラ最適化や静的コード解析ツールでよく使われる。 最適化において利用されるグラフの属性として、到達可能性(reachability)がある。あるブロックまたは部分グラフが、入口ブロックを含む部分グラフと連結していない場合、そのブロックは決して実行されることはなく、いわゆる到達不能コードであって、容易に削除可能である。出口ブロックが入口ブロックから到達不能な場合、無限ループとなっている（あらゆる無限ループを検出できるわけではない。停止性問題を参照のこと）。プログラマが明示的に到達できないコードや無限ループを書かなくても、そのような状況になることはある。例えば、定数伝播や定数畳み込みといった最適化を行った後に分岐スレッディングを行うと、元々は別々だった基本ブロックが1つにまとめられることがあり、エッジがCFGから除去され、グラフの一部が連結されなくなることがある。.

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コンパイラ最適化

ンパイラ最適化（こんぱいらさいてきか、Compiler optimization）の記事では、コンピュータ・プログラムの最適化に関する話題のうち、もっぱらコンパイラに関係するものに関して説明する。最も一般的な要求はプログラムの実行時間を最小化することであり、その次に使用するメモリ量を最小化することである。また、携帯可能なコンピュータが増えるにつれて、消費電力を最小化するという最適化も生まれてきた。 一部のコード最適化問題はNP完全問題であることが示されている。実際には、プログラマがコンパイラによる最適化の完了を待てる時間の上限なども考慮してコンパイラ最適化を実装する（最適化はCPU時間とメモリを多大に使用する）。かつては、コンピュータのメモリ実装量も実行できる最適化を制限する要因だった。 コンパイラメーカによっては、「コンパイラの最適化の能力が売り上げや評判に大きく影響する」と信じている場合があり、そういう信念に従って「最適化コンパイラ」と銘打つことがある。少なくとも、同程度にバグが無いコンパイラ同士であれば、という前提の範囲内なら、最適化の能力が高いほうが魅力的と言えるであろう。.

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木構造 (データ構造)

親子構造 木構造（きこうぞう）とは、グラフ理論の木の構造をしたデータ構造のこと。.

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