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優(yōu)化程序長(cháng)度的一種方法
摘要：本文分析了Microsoft公司優(yōu)化程序長(cháng)度的P-CODE 技術(shù)的基本工作原理、P-CODE的使用方法以及P-CODE程序的性能。提出了P-CODE編譯的程序調試時(shí)應注意的主要問(wèn)題。關(guān)鍵詞：程序優(yōu)化 代碼壓縮 P-CODE 編譯指示器 程序調試
1. 前言
用戶(hù)要求應用程序有更多更全的功能，使得應用程序的代碼長(cháng)度持續增長(cháng)，但由于系統的開(kāi)放性，有時(shí)也要求應用程序能在多種環(huán)境下運行，有很好的可移植性。這要限制應用程序的代碼長(cháng)度，減少其運行時(shí)所占的內存容量。
Microsoft公司為了滿(mǎn)足此需求，在其應用程序開(kāi)發(fā)包中引進(jìn)了一種稱(chēng)為P-CODE(Packed Code, 壓縮碼)的代碼壓縮技術(shù)。此技術(shù)與本地機器無(wú)關(guān)，在大多數情況下，可把執行程序的長(cháng)度減少大約40％，為程序員提供了一個(gè)靈活而又容易實(shí)現的解決方案，減少了應用程序對內存容量日益增長(cháng)的需求。
2. P-CODE工作原理
P-CODE 的基本工作原理是編譯器先把執行程序編譯為比80X86機器碼緊湊得多的中間代碼形式，然后在鏈接時(shí)把一個(gè)小工作引擎嵌入執行程序中，最后在運行時(shí)由此工作引擎把P-CODE解釋為本地機器碼實(shí)際執行。為了方便使用，P-CODE技術(shù)實(shí)現于編譯過(guò)程的代碼生成階段。例如開(kāi)發(fā)者在C/C 中應用P-CODE技術(shù)時(shí)，只需把它作為一個(gè)“優(yōu)化”選項選中即可
2.1. 指令格式
在應用P-CODE技術(shù)時(shí)，鏈接器會(huì )自動(dòng)拷貝一份長(cháng)度約為9K的P-CODE工作引擎到執行程序中，程序運行時(shí)它仿真一個(gè)虛擬處理器。
P-CODE技術(shù)能壓縮執行程序代碼長(cháng)度的關(guān)鍵就在于工作引擎的指令格式。我們知道，在現代計算機的指令格式中，指令除指令碼外，還包括指出源和目的操作數的地址碼，真正的操作數一般放在內存和寄存器中。而一般常用的指令格式是二地址碼結構，少量使用一地址碼和零地址碼結構。例如最簡(jiǎn)單的兩個(gè)寄存器值相加匯編指令寫(xiě)為：ADD AX, BX; AX←(AX) (BX)
而P-CODE是一個(gè)獨立于本地機器的虛擬指令系統，其工作引擎是一個(gè)基于堆棧的虛擬機，它的大多數指令中只有指令碼，沒(méi)有地址碼部分，隱含操作數存儲于系統堆棧中，因而遠比本地機器指令緊湊。同樣上述的工作，P-CODE就可簡(jiǎn)化為ADDW，它執行時(shí)從堆棧中彈出操作數，運算后的結果再壓回堆棧中。如用80x86匯編指令表示，就等價(jià)于下列指令段：
POP AX ;彈出第一個(gè)操作數到AX寄存器中
POP BX ;彈出第二個(gè)操作數到BX寄存器中
ADD AX, BX ;把兩數相加，結果存貯于A(yíng)X寄存器中
PUSH AX ; 將AX寄存器中的結果壓回堆棧中
2.2. 操作碼長(cháng)度
P-CODE引擎使用堆棧隱含尋址，使得其操作碼長(cháng)度平均小于2個(gè)字節，分為標準和擴展的操作碼兩大類(lèi)。
標準操作碼占用一個(gè)字節，由255條最常用的指令組成，擴展操作碼由256條不太常用的指令組成。有統計表明，在一個(gè)全部編譯為P-CODE的20萬(wàn)行的C程序中，一字節指令使用頻率為56％，占代碼長(cháng)度比例為37％，二字節指令使用頻率為39％，占代碼長(cháng)度比例為52％，而三或四字節指令占用了余下很小的百分比。
2.3. 引用
P-CODE技術(shù)優(yōu)化執行程序長(cháng)度的另一個(gè)重要特性是引用。引用就是編譯器優(yōu)化時(shí)，去掉代碼段的重復現象，共享代碼段的單個(gè)實(shí)例，類(lèi)似于在高級語(yǔ)言中使用函數或過(guò)程的方法，當然它是編譯器自動(dòng)進(jìn)行的。編譯器優(yōu)化時(shí)檢查它所產(chǎn)生的代碼，尋找指令段重復的地方，在程序中只保留重復段的一次出現，將所有其它出現的地方都改為指向保留段的一條跳轉指令。此技術(shù)為執行程序長(cháng)度壓縮了大約5－10％的額外空間。
2.4. 本地入口點(diǎn)
使用P-CODE，在程序代碼中有時(shí)也會(huì )產(chǎn)生額外的空間開(kāi)銷(xiāo)，這就是P-CODE函數前面的本地入口點(diǎn)。
當程序中局部使用P-CODE編譯時(shí)，很可能會(huì )發(fā)生機器碼函數調用P-CODE函數的情況。由于P-CODE指令段需由P-CODE引擎解釋執行，這時(shí)就需要編譯器在P-CODE函數開(kāi)始處額外增加幾條機器指令即本地入口點(diǎn)，以便機器轉換控制，停止執行本地機器碼而調用P-CODE引擎，由P-CODE引擎繼續解釋執行P-CODE函數。
3. P-CODE使用方法
P-CODE可用于Microsoft的Visual C 、Visual Basic等許多應用
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