Optimizasyon

Programınız tür denetiminden geçtikten sonra, saQut kodu daha basit ama eşdeğer bir biçime dönüştüren bir optimize edici çalıştırabilir. Bu sayfa tam olarak ne yaptığını, nelere dokunmadığını ve çalışmasını nasıl izleyeceğinizi açıklar.

Tasarımın tamamını iki ilke şekillendirir:

1. Optimize edici asla davranışı değiştirmez. Optimize edilmiş bir program, optimize edilmemiş olanla aynı çıktıyı üretir: optimizasyon bir yeniden yazımdır, yeniden yorumlama değildir.
2. Bir klon üzerinde çalışır. Orijinal AST’niz korunur; optimize edici bir kopyayı dönüştürür. Bu yüzden “önce” ve “sonra” hallerini isteyip aralarındaki farkı görebilirsiniz.

---

Optimizasyonu görmek

Her aşama incelenebilir ve optimizasyon da bir istisna değildir. Ağacı önce ve sonra haliyle karşılaştırın:

saqut ast myfile.sqt               # orijinal AST
saqut ast myfile.sqt --optimized   # optimizasyon sonrası AST

Optimize edicinin hesapladığı düğümler etiketlenir, böylece değişiklik gizlenmek yerine görünür olur:

VariableDecl (y : int)
  Literal {14} integer [folded]      ←  2 + 3 * 4 idi

---

Ne yapar

1. Sabit katlama

Bir ifade derleme zamanında hesaplanabiliyorsa, optimize edici onu bir kere hesaplar ve tüm ifadeyi sonuçla değiştirir. Programınız böylece tarif yerine cevabı taşır.

int x = 2 + 3 * 4;     // katlanır:  int x = 14;

Katlama, öncelik ve birleşme kurallarına uyar; dolayısıyla her zaman programın zaten hesaplayacağı değeri üretir. Şunlara uygulanır:

• Tamsayı aritmetiği: 2 + 3 * 4 → 14
• Boolean / mantıksal ifadeler: true && false → false
• Sabitlerin karşılaştırılması: 5 > 3 → true

Katlanan alt ifadeler daha fazla katlamanın önünü açabileceğinden, optimize edici bir sabit nokta döngüsünde çalışır: tam bir geçiş hiçbir şeyi değiştirene kadar katlamaya devam eder; tur sayısında bir güvenlik üst sınırı vardır. Böylece (2 + 2) * (3 + 3) gibi iç içe bir sabit yalnızca bir seviye değil, sonuna kadar 24’e çöker.

2. Ölü kod temizliği (DCE)

Hiç çalışamayacak kod kaldırılır. Klasik durum, return, break, continue veya throw sonrasındaki her şeydir:

int f() {
    return 1;
    int x = 2;         // kaldırılır, asla erişilmez
}

DCE erişilemez kod bulduğunda, bir şeyin atıldığını bilmeniz için ayrıca bir W003 uyarısı yayar (genellikle bu bir hatadır):

warning [W003]: bu koda asla erişilmez (return/break/continue sonrası)

W003, optimize edici çalıştığında görünür, örn. saqut ast myfile.sqt --optimized.

İlgili derleme zamanı kontrolleri

Sabitler üzerinde akıl yürütürken, derleyici program hiç çalışmadan önce bir sabit sıfıra bölme hakkında da uyarı verebilir. Bu, W002 uyarısıdır.

---

Ne yapmaz

Sınırlar, dönüşümler kadar önemlidir. saQut’un optimize edicisi bilinçli olarak muhafazakardır. Hedef, olası her döngüyü çıkarmak değil, belirlilik garantisiyle öngörülebilir hızdır. Optimize edicinin neye dokunmadığını bilmek, onun neyi yeniden yazmasını beklememeniz gerektiğini söyler.

Float ifadeler katlanmaz

Tamsayı sabitleri katlanır; kayan noktalı sabitler katlanmaz:

int   a = 2   + 3   * 4;    // → 14   (katlandı)
float b = 2.0 + 3.0 * 4.0;  // ifade olarak kalır, çalışma zamanında hesaplanır

Kayan noktalı sonuçlar yuvarlama ve değerlendirme sırasına bağlı olarak değişebilir; bu yüzden onları derleme zamanında katlamak, VM’nin hesaplayacağından ince bir farkla farklı bir değer üretme riski taşır. saQut float matematiğini, bir uyumsuzluk riskine girmektense, çalışan programda görebileceğiniz yerde tutar.

Değişkenler ifadeler arası katlanmaz

Katlama yalnızca bir ifadenin kendi sabitlerine bakar. Bir değişkenin değerini önceki satırdan takip etmez:

int a = 5;
int b = a + 1;    // 6'ya katlanmaz; 'a' bir değişkendir, sabit değil

Sabit yayılımı, kopya yayılımı veya ortak alt ifade elemesi yoktur.

Agresif dönüşümler yoktur

Bilinçli olarak yok: döngü açma, fonksiyon içleme (inline), güç azaltma, vektörleştirme ve kayan noktalı sonuçları veya gözlemlenebilir davranışı değiştirebilecek yeniden sıralamalar. Bunlar tam olarak optimize edilmiş bir programın naif olandan farklı davranmasına yol açan dönüşümlerdir ve özdeş davranmak esastır.

---

Neden bu kadar muhafazakar?

saQut’un referans arka yüzü belirleyici bir bayt kodu VM’dir: aynı girdi her zaman aynı çıktıyı üretmelidir ve gelecekteki arka yüzler (bir MIR JIT, gömülü çalışma zamanlı bir AOT derlemesi) VM’ye karşı farksal test ile doğrulanır: her arka yüz her programda aynı sonuca varmalıdır. Agresif, float’ları yeniden sıralayan optimizasyon bu garantinin doğal düşmanıdır. Optimize ediciyi küçük ve davranış koruyucu tutarak, her arka yüz uyum içinde kalır ve her aşama incelenebilir olmayı sürdürür.

Ham işlem hızı istiyorsanız, bu iş IR üzerinde çalışan gelecekteki JIT/AOT arka yüzlerine aittir; kaynak kodunuzu artık tanıyamayacağınız bir şeye dönüştüren bir ön yüze değil.

Sırada Ne Var?

• Optimize edilmiş ağacın nasıl komutlara dönüştüğünü derleyici araçlarında görün
• Optimize edicinin hangi uyarıları ürettiğini derleyici hatalarında öğrenin
• Çalışma zamanı belleğini çöp toplamada anlayın