编译器死代码消除与代码布局策略总结

一、四大核心 Pass 机制对比

Pass 简称	全称	作用域 (Scope)	处理对象	核心逻辑 (Heuristics)	典型应用场景
ADCE	Aggressive DCE	函数内 (Intra-procedural)	指令 / 控制流	逆向存活分析：假设所有代码都是死的，从“副作用”指令（如 ret, volatile store）倒推，只保留有用的。	消除无副作用的死循环；清理复杂的逻辑分支。
GlobalDCE	Global DCE	模块级 (Inter-procedural)	全局变量 / 函数	根节点可达性：从 Roots (main, 导出函数) 出发遍历调用图，删掉无法触达的符号。	清理链接进来的庞大库中未被调用的函数或全局数据。
DeadArgElim	Dead Argument Elimination	函数签名 (IPO)	参数 / 返回值	签名重写：检查函数体和所有调用点，若参数/返回值未被使用，直接修改函数原型（Prototype）。	移除内部函数（static）中冗余的上下文指针或废弃参数。
DSE	Dead Store Elimination	内存操作 (Memory)	Store 指令	覆盖与逃逸分析：若一次写入随后被立即覆盖，或写入对象的生命周期结束且未逃逸，则删除该写入。	消除被覆盖的赋值；消除函数返回前对局部变量的无效写入。

---

二、代码布局与重构策略 (Optimization-Friendly Layout)

核心原则：作用域越小，编译器分析越精准（越敢优化）。

1. 链接属性收束 (static is King)

• 策略：除了必须对外导出的 API，所有函数、全局变量一律加上 static（C++ 中使用匿名命名空间）。
• 收益：
  • 解锁 DeadArgElim：只有确认为内部函数（Internal Linkage），编译器才敢修改函数签名（删参数/返回值），否则为了 ABI 兼容性必须保留。
  • 增强 GlobalDCE：确认为内部符号后，只要当前文件没人用，编译器可 100% 安全删除，无需担心外部链接。

2. 编译单元聚合 (Cohesion)

• 策略：按功能而非技术层级分文件。将“热路径”上的强相关函数（A 高频调用 B）放入同一个 .c/.cpp 源文件。
• 收益：
  • 辅助 DSE：编译器能直接看到被调函数的实现，确认其是否读取内存。如果确认不读，调用前的 store 操作即可被安全消除。
  • 促进内联：同文件内联成本最低，分析最透彻。

3. 数据流显式化 (No Globals)

• 策略：拒绝全局变量，使用 Context 结构体 指针在函数间传递状态。
• 收益：
  • 辅助 ADCE：减少隐式副作用。全局变量读写被视为副作用，会阻碍 ADCE 删除无用代码；局部变量/结构体则容易追踪生命周期。
  • 辅助 Alias Analysis：明确的结构体指针传递，让编译器更容易判断指针是否别名（Aliasing），从而更激进地重排或删除指令。

4. 终极手段 (LTO)

• 策略：若物理布局无法聚合，开启 LTO (Link Time Optimization)。
• 收益：打破文件边界，将多个编译单元合并分析，使跨文件的 static 限制失效，实现全局范围的 DCE 和参数消除。

5. 辅助提示 (Attributes)

• 策略：在无法缩减范围时，使用编译器属性显式告知行为（如 __attribute__((pure))、restrict 等）。
• 收益：人工担保函数无副作用或指针无别名，强制开启优化。