寄存器分配图着色

寄存器分配，

是通过将程序变量尽可能地分配到寄存器，从而提高程序

执行速度的一种方法。寄存器是编译器优化中最为重要的问题之一

(好

的寄存器分配能够提高程序执行速度超过

250%

)；也是编译器理论中

最热点的研究领域之一(研究界已经提出来大量寄存器分配相关的算

法)。

图着色

(graph coloring)

方法是解决寄存器分配问题最常用的

方法。

利用相交图(

interference

graph

)来表示程序变量的生命期

是否相交，将寄存器分配给变量的问题，

可以近似地看成是给相交图着

色：相交图中，相交的节点不能着同一颜色；每一种颜色对应一个寄存

器。

Chaitin

等人最早提出了基于图着色的寄存器分配方法其着色思

路采用了

Kempe

的着色方法，即，任意一个邻居节点数目少于

的节

点，都能够被

着色。判断一个图是否能够被

k(k>=3)

种颜色着色，

即

着色问题，被

Karp

证明是一个

NP-complete

问题。

但是，寄存器分配不仅仅是图着色的问题。当寄存器数目不足以

分配某些变量时，

就必须将这些变量溢出到内存中，

该过程成为

spill

。

最小化溢出代价的问题，

也是一个

NP-complete

问题。

如果简化该问

题

——

假设所有溢出代价相等，那么最小化溢出代价的问题，等价于

着色问题，仍然是

NP-complete

问题。

此外，如果两个变量的生命期仅仅因为出现在同一个拷贝指令中

而相邻，那么，通过将这两个变量分配到同一个寄存器，就可以消除该

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