常量折叠

常量折叠（Constant folding）以及常量传播（constant propagation）都是编译器优化技术，他们被使用在现代的编译器中。高级的常量传播形式，或称之为稀疏有条件的常量传播（sparse conditional constant propagation），可以更精确地传播常量及无缝的移除无用的代码。

常量折叠

常量折叠是一个在编译时期简化常量的一个过程，常量在表示式中仅仅代表一个简单的数值，就像是整数 2，若是一个变量从未被修改也可作为常量，或者直接将一个变量被明确地被标注为常量，例如下面的描述：

  i = 320 * 200 * 32;

多数的现代编译器不会真的产生两个乘法的指令再将结果存储下来，取而代之的，他们会识别出语句的结构，并在编译时期将数值计算出来（在这个例子，结果为2,048,000），通常会在中介码（IR，intermediate representation）树中进行。

有些编译器，常量折叠会在初期就处理完，所以像是C语言的数组，初始化时就可以接受简单的运算表示式。而将常量折叠放在较后期的阶段的编译器，也相当常见。

常量折叠可以在编译器前端的IR树完成，在代码转换为三地址码之前。常量折叠也可以在后端完成，作为常量传播的附加功能。

常量折叠与跨平台编译

在实现一个跨平台编译器时，必须确保目标平台的算术运算的行为与编译平台结构是吻合的，而且启动常量折叠将会改变程序的行为，这在浮点数的运算中是非常重要的，浮点数精确度问题的影响是非常广的。

常量传播

常量传播是一个替代表示式中已知常量的过程，也是在编译时期进行，包含前述所定义，内置函数也适用于常量，以下列描述为例：

  int x = 14;
  int y = 7 - x / 2;
  return y * (28 / x + 2);

传播x变量将会变成：

  int x = 14;
  int y = 7 - 14 / 2;
  return y * (28 / 14 + 2);

持续传播，则会变成：（还可以再进一步的消除无用代码x及y来进行优化）

  int x = 14;
  int y = 0;
  return 0;

常量传播在编译器中使用定义可达性（Reaching definition）分析实现，如果一个变量的所有定义可达性，都是赋予相同的数值，那么这个变量将会是一个常量，而且会被常量取代。

常量传播也可能导致使状态的分支简化，或是变成更复杂，当状态表示式在编译时期可以被计算为TRUE或是FALSE时，就可以决定他唯一的一种可能。

优化的行为

常量折叠及传播通常会同时被使用在简化以及减少，借由交错使用他们，一直到没有必要再改变，举例来说：

  int a = 30;
  int b = 9 - a / 5;
  int c;

  c = b * 4;
  if (c > 10) {
     c = c - 10;
  }
  return c * (60 / a);

使用常量传播，再使用常量折叠后，产生：

  int a = 30;
  int b = 3;
  int c;

  c = b * 4;
  if (c > 10) {
     c = c - 10;
  }
  return c * 2;

再做一次：

  int a = 30;
  int b = 3;
  int c;

  c = 12;
  if (true) {
     c = 2;
  }
  return c * 2;

当 a 及 b 已经被简化为常量，他们的数值取代了代码中任何一个使用到变量的地方，编译器接着将会使用死码删除（dead code elimination）来消除他们：

  int c;

  if (true) {
     c = 2;
  }
  return c * 2;

在上述的程序，可以根据编译器的框架来判别可以用1或是其他的布尔常量来取代 True ，伴随传统的常量传播，我们将得到相当多的优化，他无法改变程序的结构。

还有其他类似的优化，被称之为稀疏有条件的常量传播（sparse conditional constant propagation），他依据if狀態选择了合适的分支，编译器侦测到 if 的描述中，将永远被赋予TRUE， c变量可以被消除，完成之后代码变成：

  return 4;

如果这个伪代码为一个函数，编译器将可将其以整数 4来取代，以消除无用的函数调用，改进整体的运行性能。

参见

• 静态单赋值形式

延伸阅读

• Muchnick, Steven S., Advanced Compiler Design and Implementation, Morgan Kaufmann, 1997, ISBN 9781558603202