PL-1-Intermediate-Representation
内容提要
本文介绍编译器与静态分析中的中间表示（IR），重点阐述为何使用IR而非AST进行静态分析，并详细说明三地址码（3AC）和静态单赋值（SSA）的特点，以及如何通过基本块和控制流图（CFG）构建控制流分析的基础结构。
延伸解读
为何静态分析偏爱IR而非AST
文章指出，AST虽接近语法结构且可读性强，但缺少控制流信息，且包含大量非终结符节点，结构不够紧凑。相比之下，IR更接近机器代码，结构统一紧凑，且显式包含控制流信息（如goto），因此更适合作为静态分析的基础。这解释了编译器前端在生成AST后，为何还要进一步翻译为IR再进行优化和分析。
SSA的权衡：优化与开销
SSA通过为每次赋值引入新变量，使定义与使用关系显式化，便于数据流分析和优化，如条件常量传播。但代价是引入大量临时变量和phi函数，可能降低机器代码生成效率。文章提醒，SSA并非万能，需根据场景权衡，例如LLVM采用SSA，而某些领域特定语言也使用SSA。
基本块与CFG的构建要点
构建基本块的关键在于识别leader：程序第一条指令、跳转目标、以及跳转指令的后一条指令。每个leader及其后续指令构成一个基本块。CFG的边由跳转或顺序执行决定，并额外添加Entry和Exit节点以完整表示控制流。理解这一过程是进行控制流分析的基础。
Q&A
为什么静态分析使用IR而不是AST？
因为IR比AST更接近机器代码，结构更紧凑统一，且包含控制流信息，更适合进行静态分析。AST虽然更接近语法结构，但缺少控制流信息，且依赖具体语言。
三地址码（3AC）中的“地址”可以是什么？
三地址码中的“地址”可以是名称（如变量a、b）、常量（如3）或编译器生成的临时变量（如t1、t2）。
静态单赋值（SSA）是什么？它有什么优点和缺点？
SSA是一种中间表示形式，要求每个变量只被赋值一次，每次赋值都使用新变量名。优点包括控制流信息间接集成到变量名中、定义与使用显式、便于数据流分析和优化。缺点是会引入过多变量和phi函数，可能降低代码生成效率。
如何构建基本块？
构建基本块首先确定leaders：程序的第一条指令、跳转目标指令、跳转指令的下一条指令。然后每个leader及其后续直到下一个leader前的所有指令构成一个基本块。
控制流图（CFG）中的边是如何确定的？
块A和块B之间存在边，当且仅当：A的末尾有跳转指令指向B的开头，或者A的末尾紧接着B的开头且A的末尾不是无条件跳转指令。
在控制流图中，Entry和Exit结点有什么作用？
Entry和Exit是额外添加的结点，不对应任何IR。Entry有一条边指向IR的第一条指令，Exit用于表示程序离开IR的出口，如果基本块的最后一条指令会让程序离开IR，则该基本块有一条边指向Exit。
