代码优化工具

Question

是否有可能开发一个程序来优化算法，检测设计模式，然后重写代码？例如：

1. 检测气泡排序并将其转换为快速排序或合并排序
2. 将类实例的不必要重复替换为Singleton
3. 将类似的函数重构为接受参数的更通用的函数

此程序应通过包含语法等各种规则的配置文件，适用于任何编程语言的来源。

Answer 1

不，这不可能。

决定程序是否执行某一算法(例如，气泡排序)等同于求解停止问题，因此无法判定。

确定两个程序是否计算相同的函数等于解决停止问题。，因此无法判定。决定他们是否执行“相似”的功能将有类似的问题。

Answer 2

首先，这是不可能的，因为停止的问题，正如已经说过的。

其次，如果有可能的话，我不会让这样的优化器做你建议的任何事情，所以这并不是很明显，它会有任何用处。

检测气泡排序并将其转换为快速排序或合并排序

这是个糟糕的主意。对于足够小的输入，气泡排序比快速排序或合并更快，只是规模很小。与代码分析器相比，程序员更容易知道预期的输入大小。

将类实例的不必要重复替换为Singleton

要知道什么时候才是正确的做法，就需要理解意图。这在代码中是不可见的。也许单例在语义上是正确的，但出于缓存的原因，我选择在每个线程保留一个实例。也许我想为自己保留一个实例，然后将另一个实例与动态加载的库共享，这个库在源分析时是不可见的。

将类似的函数重构为接受参数的更通用的函数

因此，现在我还必须让它重写我的所有单元测试，并相信代码和测试都是正确的。而广义函数现在将给我的指令缓存和分支预测带来更大的压力，因此很可能执行得更差。

Answer 3

优化编译器每天都会执行程序转换，但是他们并不是在源代码级别执行转换，他们需要以一种保持语义的方式进行转换。例如，循环展开和强度缩减是常见的技术(甚至可以应用于源代码，但可能会妨碍可读性)。

重构可以使用工具支持来完成，既可以识别可能受益于重构的地方，也可以应用源代码转换。然而，重构的决定和责任通常由开发人员承担。在许多情况下，要证明重构保留了代码的语义是很困难的，而且在这样的重构之后，代码是否具有更好的可读性和可维护性往往是一个主观的判断。