本文主要介绍编译器优化中的过程间优化部分。实验环境是 CentOS7 + LLVM。
1. 优化方法简述
过程在高级语言中也称为函数或方法。
过程间分析指在整个程序范围内，在不改变程序代码和过程间的前提下，跨越过程边界进行信息收集，而不仅仅在单个过程内收集信息，从而为过程间优化提供足够多的信息的支持。编译器根据过程间分析所收集的过程间信息进行分析的操作，根据分析结果进行优化的操作称为过程间优化。过程间优化的目的是减少或消除重复计算、内存的低效使用，并简化循环等迭代序列，涉及程序中多个过程的程序变化与优化。LLVM在优化级别-O3就会开启过程间优化。
过程间优化常用的一种方法是内联优化。内联优化是指如果在循环中调用了另一个过程，过程间优化会确定最好的方式去内联该过程，并会对过程排序以获得更好的内存布局和局部性。内联优化的优点是一方面可以消除函数调用的开销，另一方面可以展开被调用函数的代码来创造更多的优化机会，在LLVM中通过-inline选项来打开内联优化功能，LLVM中会根据调用函数和被调用函数的大小来决定是否内联。
在开发和修改程序时可能遗留有死代码。死代码是指程序在一个完整的执行过程中没有得到任何运行的代码，也可能是一些声明了但没有用到的变量。编译器通常都以警告信息的形式告诉用户，并在编译时将这些无用变量丢弃。删除死代码可以减少程序的大小，还可以避免程序在运行中进行不相关的运算行为，减少运行的时间，并有助于后续的优化。
2. 示例分析
示例代码如下所示，将其命名为inline_optimization.c.
运行命令：
（1）clang inline_optimization.c -emit-llvm -S -O1 -o inline_optimization.ll
（2）opt inline_optimization.ll -S -inline -o inline_optimization-new.ll
利用命令（1）编译inline_optimization.c，再通过命令（2）对inline_optimization.ll内联优。
内联优化前（inline_optimization.ll）部分代码如下所示。
内联优化后（inline_optimization-new.ll）部分代码如下所示。
可见，过程间优化中的内联操作将add函数内联到了循环体中，减少了函数调用的入栈出栈开销，并且可以执行一些内联优化之前不会进行的优化，比如在本例中内联优化后的循环可以被向量化，LLVM在优化级别-O3选项下即开启过程间优化。
3. 总结
编译器根据过程间分析所收集的过程间信息进行分析的操作，根据分析结果进行优化的操作称为过程间优化。过程间优化常用的一种方法是内联优化。
4. 参考资料
（1）编译器 inline 内联优化简介 - 知乎 (zhihu.com)
（2）LLVM代码空间优化（一） 编译器自带的优化选项_llvm优化算法-CSDN博客
