Optimierungspass

Optimierungspass (englisch: optimization pass) bezeichnet in der Compilertechnik eine Transformation, die auf einer Zwischenrepräsentation (IR) des Programms angewendet wird, um Laufzeitleistung, Speicherverbrauch oder Codegröße zu verbessern, ohne die semantische Funktionalität zu verändern. Optimierungspässe sind typischer Bestandteil einer mehrstufigen Pipeline und folgen in der Regel auf Analysephasen, die Informationen über Abhängigkeiten, Speicherverhalten oder Kontrollfluss liefern.

Ein Optimierungspass arbeitet auf einer bestimmten Granularität, etwa pro Funktion, pro Schleife oder über das gesamte Programm. Er kann als einzelner Durchlauf oder als Teil einer Kette mehrerer Durchläufe implementiert sein. Die Reihenfolge der Pässe beeinflusst oft das Endergebnis, da manche Optimierungen auf zuvor ausgeführten Analysen oder Transformationen aufbauen.

Zu gängigen Techniken gehören Constant Folding (Konstanten-Auswertung), Konstantenpropagierung, Dead-Code-Elimination (Totcode-Elimination), Dead-Store-Elimination, Eliminierung redundanter Lade- oder Speicherzugriffe, Copy-Propagation, Inlining, Schleifenoptimierungen (z. B. Loop-Invariant Code Motion, Loop-Unrolling), algebraische Vereinfachungen sowie Registerallokation. Moderne Compiler verwenden häufig SSA (Static Single Assignment) als IR-Form, um Abhängigkeiten präzise zu erfassen.

Die Implementierung variiert zwischen Frameworks. Beliebte Compiler wie LLVM verwenden einen Pass-Manager, der Optimierungspässe in Stufen organisiert; GCC bietet ähnliche Mechanismen durch Optimierungslevel (-O1, -O2, -O3). Optimierungspässe bergen Kompromisse: Höhere Optimierung kann die Kompilationszeit erhöhen und die Codegröße beeinflussen oder im Extremfall unbeabsichtigte Nebenwirkungen verursachen, sofern Semantik nicht korrekt gewahrt bleibt.

Siehe auch: Compiler-Optimierung, Zwischenrepräsentation, SSA.