JP2003208317A - プログラム開発方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラム開発者に負担をかけることなく、
ファイル間最適化又は実行時情報を利用した最適化が可
能なプログラム開発方法を提供する。 【解決手段】 ソースファイルA.c …をコンパイルする
ことにより中間表現をアセンブリ言語プログラムA.s …
に変換する手順、前記アセンブリ言語プログラムに、前
記中間表現infoを付加する手順、前記アセンブリ言語プ
ログラムをアセンブルすることにより、中間表現を含む
オブジェクトプログラムA.o …を作成する手順、リンケ
ージエディタ５により、前記オブジェクトプログラムに
ライブラリ６をリンクさせて、実行可能オブジェクトプ
ログラムA.out を作成する手順によりプログラム開発方
法を構成する。コンパイラ１の中間表現を付加情報とし
て、最適化、実行情報の取得を行うことにより、環境に
最適な実行可能オブジェクトプログラムを得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｃ、Ｃ++、Fortra
n などのプログラム言語のような、コンパイラを使用す
るプログラム開発方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１を用いて、従来のプログラムの開発
方法を説明する。Ｃ、Ｃ++、Fortran などのプログラム
言語は、コンパイラを使用して、以下の手順で作成され
る。 １．一般に、大きいプログラムの場合は、ソースプログ
ラムは複数の小さなソースプログラムA.c, B.c,……に
分割される。 ２．個々のソースプログラムA.c, B.c,……が、コンパ
イラ１により、アセンブリ言語プログラムA.s, B.s,…
…に変換される。 ３．個々のアセンブリ言語プログラムA.s, B.s,……
が、アセンブラ４により、オブジェクトプログラムA.o,
B.o,……に変換される。 ４．複数のオブジェクトプログラムA.o, B.o,……とラ
イブラリ６が、リンケージエディタ５により、結合され
て実行可能オブジェクトプログラムA.outが作成され
る。

【０００３】コンパイラ１は、最適化処理を含む。この
最適化技術の一つとして、ファイル間最適化がある。こ
れは複数のソースプログラムA.c, B.c, ……の中の情報
を一度に参照して、各ソースプログラムA.c, B.c, ……
の最適化を行う。一般に、このファイル間最適化を行う
ためには、コンパイラ１に対して、最適化を行うファイ
ル群を指定する必要がある。

【０００４】また、コンパイラ１の最適化技術の一つ
に、実行時の情報を利用した最適化がある。これは、ま
ず、実行時情報を取得するための実行可能オブジェクト
プログラムA.out を作成し、その実行可能オブジェクト
プログラムA.out をコンピュータ上で実行して、各種の
情報を採取する。この採取した情報をコンパイラ１への
追加の入力として、実行可能オブジェクトプログラムA.
out を作成しなおす。このように、より良い実行可能オ
ブジェクトプログラムA.out を作成するための方法が、
実行時の情報を利用した最適化である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ファイル間最適化あるいは、実行時の情報を利用した最
適化は、実際のプログラム開発者にはほとんど利用され
ていない。この主な理由としては、これらの最適化を利
用するプログラム開発者に手間がかかることがある。フ
ァイル間最適化を利用する場合、プログラム開発者がプ
ログラムをコンパイルする方法をコンパイラに詳細に指
示すること、あるいはプログラムを何度もコンパイルす
ることは、プログラム開発を煩雑にする。例えば、１回
のコンパイルで複数のソースプログラムを最適化すると
き、どのプログラムを対象にするかを指定しなければな
らない。また、いっぺんに複数のファイルをコンパイラ
に渡すときは、プログラムが何個になるかなどと、それ
なりの指令を書かなければいけない。更に、ソースプロ
グラムを配布するような場合、プログラム開発者と実行
可能オブジェクトプログラムの作成者は同一でないの
で、コンパイラへの指示が困難な場合がある。

【０００６】実行時情報を利用した最適化については、
実行時の情報（例、ある関数が何回実行されたかという
情報）を取るため、一回、実行可能オブジェクトプログ
ラムを作成し、−profile というオプションをつけなけ
ればいけない。そして、できた実行可能オブジェクトプ
ログラムをいろいろな入力に対して実行させて情報を取
る。これにより更にコンパイルをする必要がある。この
ように、コンパイルを最低二回やらなければならない。

【０００７】また、実行時情報を取得できない場合もあ
る。実行時情報は、実行可能オブジェクトプログラムを
実際に実行する環境で取得するべきである。しかしなが
ら、一般に実行可能オブジェクトプログラムは未だ完成
していないコンピュータシステムでも利用される場合が
あり、そのような場合には実行時情報を取得できない。
例えば、オペレーティングシステムは、そのリリース後
にハードウェアが進歩しても、オブジェクトプログラム
は変更されないという実行可能オブジェクトプログラム
である。

【０００８】本発明は、プログラム開発者に負担をかけ
ることなく、ファイル間最適化又は実行時情報を利用し
た最適化が可能なプログラム開発方法を提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。本発明においては、
コンパイラ、アセンブラ、あるいはリンケージエディタ
を以下のように変更する。 （１）コンパイラは、アセンブリ言語プログラムだけで
なく、コンパイラの中間表現を付加情報として出力する
ように変更される。 （２）アセンブラは、アセンブリ言語プログラムをオブ
ジェクトコードに変換するだけでなく、コンパイラの中
間表現を付加情報として出力するように変更される。 （３）リンケージエディタは、入力となるオブジェクト
プログラムとライブラリをリンクするだけでなく、各オ
ブジェクトプログラムとライブラリが保持する付加情報
の集合もリンクし、結果の実行形式プログラムあるいは
ライブラリ中にリンクした付加情報を保持するように変
更される。

【００１０】本発明によれば、既存のプログラム開発ツ
ールの使用方法は殆ど何も変更することなく、ファイル
間最適化又は実行時情報を利用した最適化を、プログラ
ム開発者あるいは開発されたプログラムの使用者が負担
なく利用することができるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図を用いて説明する。図２は、本発明を適用したＣ、Ｃ
++、Fortran などのプログラム言語におけるプログラム
開発方法を示す。ソースプログラムは複数の小さなソー
スプログラムA.c, B.c……に分割されている。図では、
１個のソースプログラムA.c の処理を主として示してい
る。

【００１２】個々のソースプログラムA.c, B.c……が、
コンパイラ１により、アセンブリ言語プログラムA.s,
B.sに変換される。コンパイラ１においては、最終的
に、変換部２により中間表現３が変換され、アセンブリ
言語プログラムA.s, B.s……が作成される。コンパイラ
１は、主に最適化用又はデバック用の情報を中間表現３
で持っている。コンパイラ１は、アセンブリ言語プログ
ラムA.s, B.s……だけでなく、中間表現３を付加情報in
foとして出力する。

【００１３】アセンブリ言語プログラムA.s, B.s……
は、アセンブラ４によりオブジェクトプログラムA.o,
B.o……に変換される。アセンブラ４は、オブジェクト
プログラムA.o, B.o……にコンパイラ１の中間表現３を
付加情報infoとして出力する。複数のオブジェクトプロ
グラムA.o, B.o……とライブラリ６が、リンケージエデ
ィタ５により、リンクされて実行可能オブジェクトプロ
グラムA.out が作成される。リンケージエディタ５は、
各オブジェクトプログラムA.o, B.o……及びライブラリ
６が有する付加情報infoの集合もリンクし、実行可能オ
ブジェクトプログラムA.out 中に保持する。

【００１４】なお、リンケージエディタ５によるリンク
の際、付加情報infoを持たない実行可能オブジェクトプ
ログラムA.outあるいはライブラリ６が含まれることが
ある。この場合に対しては、以下のいずれかの措置をす
る。 （１）付加情報infoを持たない部分は解析不能として、
何もしない。後で実行するファイル間最適化などでは、
この範囲に関しては最悪の場合の仮定（例えば、すべて
の変数の値が変化するという仮定）をする。 （２）手続き名などの最低限の情報だけ抽出し、後で実
行するファイル間最適化のための枠組みを作成する。実
行情報をフィードバックする場所として活用することも
可能である。あるいは、オブジェクトプログラムA.o,
B.o……を解析して、可能な限りほかの手続きと同じレ
ベルの情報を抽出する。

【００１５】作成した実行可能オブジェクトプログラム
A.outは、通常の操作（％ A.out）により実行できる
が、付加情報infoを有効に利用するために、実行環境
（ＥＮＶ）が利用される。図３は、実行環境の構成を示
す。実行環境７は、マネジャ的なプログラムであり、フ
ァイル間最適化コンパイラに相当する最適化の適用、実
行可能ファイルの状況の管理と自動的に実行するべき作
業の実施、計算機環境の変化の認識とその情報の実行可
能ファイルへの反映を行う。実行環境７は、ＣＰＵ上で
実行可能オブジェクトプログラムA.out を実行させ、ど
のＣＰＵで動作しているかを自動的に判別し、よりよい
パフォーマンスをさせる。

【００１６】実行環境７においては、例えば、次の操作
が利用できる。 （Ａ） ％ ＥＮＶ -execute A.out （Ｂ） ％ ＥＮＶ -optimize A.out （Ｃ） ％ ＥＮＶ -profile A.out （Ａ）の操作により、実行可能オブジェクトプログラム
A.out がＣＰＵ８上で実行される。

【００１７】（Ｂ）の操作により、付加情報infoから
（もし存在すれば過去の実行時情報を参照して）実行可
能オブジェクトプログラムA.outを最適化して、新しい
実行可能オブジェクトプログラムA.out'が作成される。
この新しい実行可能オブジェクトプログラムA.out'は、
元の実行可能オブジェクトプログラムA.out 及び付加情
報infoに付加される。 （Ｃ）の操作により、ＣＰＵ８から実行時情報profが収
集され、実行可能オブジェクトプログラムA.out に付加
され、付加情報infoにフィードバックされる。

【００１８】また、新しい実行可能オブジェクトプログ
ラムA.out'から更に新しい実行可能オブジェクトプログ
ラムA.out'' を作成することができる。実行環境７によ
る新たな実行可能オブジェクトプログラムA.out'の作成
は、例えば、（ア）ユーザによる明示的な指示で行う、
（イ）環境の変化を自動認識した場合に行う、（ウ）実
行時に行う、というような選択肢を用意することができ
る。

【００１９】実行環境７を使用することにより、例えば
以下の利点が得られる。 （ア）リンクした付加情報infoの集合に基づいて、ファ
イル間最適化を適用したより良い実行可能ファイルA.ou
t'を作成できる。一般のコンパイラでは、コンパイラオ
プションの追加、又はコマンドの起動方法の変更でMake
fileを書き換えるなどのプログラム作成手順を変更しな
ければ、ファイル間最適化を適用できない。これに対し
て、本例によれば、手順を変更することなく、ファイル
間最適化を適用できる。

【００２０】（イ）従来のプログラム作成方法では、実
行時情報の取得とその利用に多数のステップが必要であ
るけれども、本例では、実行環境７に対する指示のみで
済む。プロファイル情報の利用時に多数の一時ファイル
を作成する必要もない。 （ウ）最終的な実行可能オブジェクトプログラムの生成
を遅らせることができるため、システム環境の変更に柔
軟に対応できる。

【００２１】以上説明した実施形態の効果について、従
来方法と比較しながら説明する。例として、コンパイラ
１でソースプログラムA.c，B.c……から作成される実行
可能オブジェクトプログラムA.outを開発し、実行する
ことを考える。従来方式では、ソースプログラムA.c,
B.c……をそれぞれオブジェクトプログラムA.o, B.o…
…にコンパイルする。リンケージエディタ５が、オブジ
ェクトプログラムA.o, B.o……をリンクして実行可能オ
ブジェクトプログラムA.outを作成する。

【００２２】実行可能オブジェクトプログラムA.outに
対してファイル間最適化を適用したければ、一般にはコ
ンパイラ１にソースプログラムA.c, B.c……を一度に渡
してコンパイルする必要がある。また、実行可能オブジ
ェクトプログラムA.outに対して実行時情報の最適化を
適用するためには、まず、ソースプログラムA.c, B.c…
…をそれぞれ実行時情報を取得するためにコンパイル
し、リンケージエディタ５がそれらをリンクし、テスト
用プログラムA.out-testを作成する。A.out-testを実行
することで、実行時情報A.out-test.data が取得できる
（一般には実行時情報は一つのファイルではなく複数の
ファイルからなる）。A.out-test.data を追加情報とし
て、A.c, B.c, C.c ……を再びコンパイルして、最終的
な実行可能オブジェクトプログラムA.out を作成する。

【００２３】一般には、この実行可能オブジェクトプロ
グラムA.outは、A.out-test を実行した状況と同様の状
況で実行する場合は、効率よく実行できる。しかしなが
ら、異なる状況では必ずしも効率よく実行することはで
きず、性能が低下する可能性もある。本実施形態の場
合、リンケージエディタ５が、オブジェクトプログラム
A.o, B.o……をリンクして、実行可能オブジェクトプロ
グラムA.outを作成する。このとき、オブジェクトプロ
グラムA.o, B.o……は付加情報infoも持ち、結果のA.ou
t は、上記従来方法におけるA.out の情報だけでなく、
各オブジェクトプログラムの付加情報infoを結合した情
報も持つ。

【００２４】本実施形態のA.outは、従来のA.outと同等
の情報を持つので、そのまま実行することができる。さ
らに、A.outが含む付加情報infoから、ファイル間最適
化を適用した新しい実行形式A.out'を作成して、A.out
に付加して保存することができる。これは、実行環境７
にA.outを渡すことで実行できる。従来方法では、ファ
イル間最適化を行うためにコンパイラの利用方法を変更
する必要があったけれども、本実施形態では、ファイル
間最適化を行う場合と行わない場合で、実行可能オブジ
ェクトプログラムA.outを作成する手順を変更する必要
がない。また、実行時情報を利用した最適化を適用する
ためには、実行環境７に実行可能オブジェクトプログラ
ムA.outを渡して実行することで、実行可能オブジェク
トプログラムA.out 内に実行時情報を現在の実行可能形
式と対にして保存できる。

【００２５】本実施形態においては、オブジェクトプロ
グラムA.o, B.o……及び実行可能オブジェクトファイル
A.out は、従来方式と比較してファイルのサイズが大き
くなるけれども、付加情報infoを適宜削除することによ
り、従来方法のオブジェクトプログラムA.o, B.o及び実
行可能オブジェクトプログラムA.out に変換できる。ま
た、例えば、あるオブジェクトプログラムC.o が付加情
報infoを含まないものであっても、付加情報infoを含む
オブジェクトプログラムと付加情報を含まないオブジェ
クトプログラムとを結合した後に実行可能オブジェクト
ファイルを生成することにより、欠損した情報を補完す
ることができる。

【００２６】（付記１）ソースプログラムをコンパイル
することによりアセンブリ言語プログラムを作成する手
順、前記アセンブリ言語プログラムに、前記中間表現を
付加する手順、を具備することを特徴とするプログラム
開発方法。（１） （付記２）ソースプログラムをコンパイルすることによ
りアセンブリ言語プログラムを作成する手順、前記アセ
ンブリ言語プログラムに、前記中間表現を付加する手
順、前記アセンブリ言語プログラムをアセンブルするこ
とにより、中間表現を含むオブジェクトプログラムを作
成する手順、を具備することを特徴とするプログラム開
発方法。 （付記３）ソースファイルをコンパイルすることにより
中間表現をアセンブリ言語プログラムに変換する手順、
前記アセンブリ言語プログラムに、前記中間表現を付加
する手順、前記アセンブリ言語プログラムをアセンブル
することにより、中間表現を含むオブジェクトプログラ
ムを作成する手順、リンケージエディタにより、前記オ
ブジェクトプログラムにライブラリをリンクさせて、中
間表現を含む実行可能オブジェクトプログラムを作成す
る手順、を具備することを特徴とするプログラム開発方
法。（２） （付記４）前記ソースプログラム、前記アセンブリ言語
プログラム、前記オブジェクトプログラムがそれぞれ複
数ある３に記載のプログラム開発方法。 （付記５）前記中間表現を付加した実行可能オブジェク
トプログラムを実行環境により最適化することにより、
新しい実行可能オブジェクトプログラムを作成して、元
の実行可能オブジェクトプログラムに追加する手順、を
具備する３又は４に記載のプログラム開発方法。（３） （付記６）開発した前記実行可能オブジェクトプログラ
ムをコンピュータ上で実行する手順、この実行時に得た
実行時情報を、前記実行可能オブジェクトプログラムに
追加する手順、を具備する３〜５のいずれか１項に記載
のプログラム開発方法。（４） （付記７）前記リンケージエディタは、前記中間表現を
付加したオブジェクトプログラムに、中間表現を付加し
ていないオブジェクトプログラムを結合して、前記実行
可能オブジェクトプログラムを作成する３〜６のいずれ
か１項に記載のプログラム開発方法。 （付記８）前記付加情報を削除する手順を具備する１〜
８のいずれか１項に記載のプログラム開発方法。 （付記９）コンピュータに、ソースプログラムをコンパ
イルすることによりアセンブリ言語プログラムを作成す
る手順、前記アセンブリ言語プログラムに、前記中間表
現を付加する手順、を実行させるプログラム。 （付記１０）コンピュータに、ソースプログラムをコン
パイルすることによりアセンブリ言語プログラムを作成
する手順、前記アセンブリ言語プログラムに、前記中間
表現を付加する手順、前記アセンブリ言語プログラムを
アセンブルすることにより、中間表現を含むオブジェク
トプログラムを作成する手順、を実行させるプログラ
ム。 （付記１１）コンピュータに、ソースファイルをコンパ
イルすることにより中間表現をアセンブリ言語プログラ
ムに変換する手順、前記アセンブリ言語プログラムに、
前記中間表現を付加する手順、前記アセンブリ言語プロ
グラムをアセンブルすることにより、前記中間表現を含
むオブジェクトプログラムを作成する手順、前記オブジ
ェクトプログラムをアセンブラにより実行可能オブジェ
クトプログラムに変換する手順、リンケージエディタに
より、前記オブジェクトプログラムにライブラリをリン
クさせて、中間表現を含む実行可能オブジェクトプログ
ラムを作成する手順、を実行させるプログラム。（５）

【００２７】

【発明の効果】本発明によって、既存のデバッガ又はma
keなどのプログラムツールの利用方法は変更することな
く、また、プログラム開発者に負担をかけることなく、
ファイル間最適化又は実行時の情報を利用した最適化が
可能なプログラム開発を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のプログラム作成方法を示す図である。

【図２】本発明を適用したプログラム作成方法を示す図
である。

【図３】本発明における実行環境の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…コンパイラ ２…変換部 ３…中間表現 ４…アセンブラ ５…リンケージエディタ ６…ライブラリ ７…実行環境 ８…ＣＰＵ A.c, B.c…ソースプログラム A.s, B.s…アセンブリ言語プログラム A.o, B.o…オブジェクトプログラム A.out …実行可能オブジェクトプログラム info…付加情報 prof…実行時情報

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソースプログラムをコンパイルすること
   によりアセンブリ言語プログラムを作成する手順、 前記アセンブリ言語プログラムに、前記中間表現を付加
   する手順、 を具備することを特徴とするプログラム開発方法。
2. 【請求項２】 ソースファイルをコンパイルすることに
   より中間表現をアセンブリ言語プログラムに変換する手
   順、 前記アセンブリ言語プログラムに、前記中間表現を付加
   する手順、 前記アセンブリ言語プログラムをアセンブルすることに
   より、中間表現を含むオブジェクトプログラムを作成す
   る手順、 リンケージエディタにより、前記オブジェクトプログラ
   ムにライブラリをリンクさせて、中間表現を含む実行可
   能オブジェクトプログラムを作成する手順、 を具備することを特徴とするプログラム開発方法。
3. 【請求項３】 前記中間表現を付加した実行可能オブジ
   ェクトプログラムを実行環境により最適化することによ
   り、新しい実行可能オブジェクトプログラムを作成し
   て、元の実行可能オブジェクトプログラムに追加する手
   順、 を具備する請求項２に記載のプログラム開発方法。
4. 【請求項４】 開発した前記実行可能オブジェクトプロ
   グラムをコンピュータ上で実行する手順、 この実行時に得た実行時情報を、前記実行可能オブジェ
   クトプログラムに追加する手順、 を具備する請求項２又は３に記載のプログラム開発方
   法。
5. 【請求項５】 コンピュータに、 ソースファイルをコンパイルすることにより中間表現を
   アセンブリ言語プログラムに変換する手順、 前記アセンブリ言語プログラムに、前記中間表現を付加
   する手順、 前記アセンブリ言語プログラムをアセンブルすることに
   より、前記中間表現を含むオブジェクトプログラムを作
   成する手順、 前記オブジェクトプログラムをアセンブラにより、中間
   表現を含む実行可能オブジェクトプログラムに変換する
   手順、 リンケージエディタにより、前記オブジェクトプログラ
   ムにライブラリをリンクさせて、実行可能オブジェクト
   プログラムを作成する手順、 を実行させるプログラム。