同步行为检查：一种发现编译器优化遗漏的方法

《Proceedings of the ACM on Programming Languages》：Synchronized Behavior Checking: A Method for Finding Missed Compiler Optimizations

编译器优化中遗漏优化的检测方法SBC通过协调验证多个优化的行为实现，利用共现和互补语义约束关系在LLVM和GCC上检测到大量遗漏优化，并提交了101个问题，其中84个已被确认。

　　

摘要

编译器是有史以来开发的最基础性的软件之一。编译器的关键组成部分是其优化阶段，该阶段能够提升生成代码的效率。鉴于现代编译器的庞大规模和复杂性，开发自动化技术以改进其优化功能已成为一个重要的研究领域。本文重点关注一类特定问题，即“遗漏的优化”——即编译器未能应用本可以提升代码效率的优化措施。

为了检测这些遗漏的优化，我们提出了一种名为“同步行为检查”（Synchronized Behavior Checking，简称< />）的新方法，该方法通过利用多种优化的协同行为来进行交叉验证。SBC的核心思想在于：一种优化的结果可以验证另一种优化所需的条件是否满足。

在实现时，我们基于两种关系（共现关系和互补关系）同时交叉验证两种优化。在共现关系中，如果根据输入程序中的某个语义约束应用了某种优化，那么同样依赖于该语义约束的另一种优化也应被应用；而在互补关系中，如果两种优化都由不同的语义约束支持，那么应仅应用其中之一。当根据任一关系都应该应用某种优化但实际上并未应用时，我们就将其视为遗漏的优化。

我们对两种先进的商业编译器LLVM和GCC进行了广泛的评估。SBC成功检测到了这两种编译器中大量遗漏的优化问题，这些问题源于多种不同的编译器分析机制。根据评估结果，我们向LLVM和GCC报告了101个问题，其中84个问题得到了确认，39个问题已经得到修复或安排了修复计划。

SBC为发现编译器中的遗漏优化开辟了一个新的、令人兴奋的方向。