C語言高效編程的幾招

1、C語言高效編程的幾招C語言高效編程的幾招 作者：trinove     來源：Trinove Studio     點擊數(shù)：106     更新時間：2006-9-5     文章錄入：trinove 【字體： 】 編寫高效簡潔的C語言代碼，是許多軟件工程師追求的目標。本文就工作中的一些體會和經(jīng)驗做相關(guān)的闡述，不對的地方請各位指教。第1招：以空間換時間計算機程序中最大的矛盾是空間和時間的矛盾，那么，從這個角度出發(fā)逆向思維來考慮

2、程序的效率問題，我們就有了解決問題的第1招-以空間換時間。例如：字符串的賦值。方法A，通常的辦法：#define LEN 32char string1 LEN;memset (string1,0,LEN);strcpy (string1,"This is an example!"方法B:const char string2LEN="This is an example!"char*cp;cp=string2;(使用的

3、時候可以直接用指針來操作。)從上面的例子可以看出，A和B的效率是不能比的。在同樣的存儲空間下，B直接使用指針就可以操作了，而A需要調(diào)用兩個字符函數(shù)才能完成。B的缺點在于靈活性沒有A好。在需要頻繁更改一個字符串內(nèi)容的時候，A具有更好的靈活性；如果采用方法B，則需要預存許多字符串，雖然占用了 大量的內(nèi)存，但是獲得了程序執(zhí)行的高效率。如果系統(tǒng)的實時性要求很高，內(nèi)存還有一些，那我推薦你使用該招數(shù)。該招數(shù)的邊招-使用宏函數(shù)而不是函數(shù)。舉例如下：方法C:#define bwMCDR2_ADDRESS 4#define bsMCDR2_ADDRESS 17i

4、nt BIT_MASK (int_bf)return (IU<<(bw#_bf)-1)<<(bs#_bf);void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)_dst=(_dst) &  (BIT_MASK(_bf)I (_val)<<<(bs#_bf)&(BIT_MASK(_bf)SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);方法D:#define bwMCDR2_ADDRESS

5、 4#define bsMCDR2_ADDRESS 17#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK (MCDR2_ADDRESS)#define BIT_MASK(_bf)(1U<<(bw#_bf)-1)<< (bs#_bf)#define SET_BITS(_dst,_bf,_val) (_dst)=(_dst)&(BIT_MASK(_bf)I (_val)<<(bs#_bf)&(BIT_MASK(_bf)SE

6、T_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);函數(shù)和宏函數(shù)的區(qū)別就在于，宏函數(shù)占用了大量的空間，而函數(shù)占用了時間。大家要知道的是，函數(shù)調(diào)用是要使用系統(tǒng)的棧來保存數(shù)據(jù)的，如果編譯器里有棧檢查選項，一般在函數(shù)的頭會嵌入一些匯編語句對當前棧進行檢查；同時，CPU也要在函數(shù)調(diào)用時保存和恢復當前的現(xiàn)場，進行壓棧和彈棧操作，所以，函數(shù)調(diào)用需要一些CPU時間。而宏函數(shù)不存在這個問題。宏函數(shù)僅僅作為預先寫好的代碼嵌入到當前程序，不會產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用，所以僅僅是占用了空間，在頻繁調(diào)用同一個宏函數(shù)的時候，該現(xiàn)象尤其突出。D方法是我看到的最好的置位操作函數(shù)，是ARM公司源碼的一部

7、分，在短短的三行內(nèi)實現(xiàn)了很多功能，幾乎涵蓋了所有的位操作功能。C方法是其變體，其中滋味還需大家仔細體會。第2招：數(shù)學方法解決問題現(xiàn)在我們演繹高效C語言編寫的第二招-采用數(shù)學方法來解決問題。數(shù)學是計算機之母，沒有數(shù)學的依據(jù)和基礎(chǔ)，就沒有計算機的發(fā)展，所以在編寫程序的時候，采用一些數(shù)學方法會對程序的執(zhí)行效率有數(shù)量級的提高。舉例如下，求1100的和。方法Eint I,j;for (I=1; I<=100; I+)j+=I;方法Fint I;I=(100*(1+100)/2這個例子是我印象最深的一個數(shù)學用例，是我的餓計算機啟蒙老師考我的。當時我只

8、有小學三年級，可惜我當時不知道用公式Nx(N+1)/2來解決這個問題。方法E循環(huán)了100次才解決問題，也就是說最少用了100個賦值、100個判斷、200個加法(I和j)；而方法F僅僅用了1個加法、1個乘法、1次除法。效果自然不言而喻。所以，現(xiàn)在我在編程序的時候，更多的是動腦筋找規(guī)律，最大限度地發(fā)揮數(shù)學的威力來提高程序運行的效率。第3招：使用位操作實現(xiàn)高效的C語言編寫的第三招-使用位操作，減少除法和取模的運算。在計算機程序中，數(shù)據(jù)的位是可以操作的最小數(shù)據(jù)單位，理論上可以用“位運算”來完成所有的運算和操作。一般的位操作是用來控制硬件的，或者做數(shù)據(jù)變換使用，但是，靈活的位操作可以有效地提高程序運行的

9、效率。舉例臺如下：方法Gint I,J;I=257/8;J=456%32;方法Hint I,J;I=257>>3;J=456-(456>>4<<4);在字面上好象H比G麻煩了好多，但是，仔細查看產(chǎn)生的匯編代碼就會明白，方法 G調(diào)用了基本的取模函數(shù)和除法函數(shù)，既有函數(shù)調(diào)用，還有很多匯編代碼和寄存器參與運算；而方法H則僅僅是幾句相關(guān)的匯編，代碼更簡潔、效率更高。當然，由于編譯器的不同，可能效率的差距不大，但是，以我目前遇到的MS C,ARM C來看，效率的差距還是不小。相關(guān)匯編代碼就不在這里列舉了。運用這招需要注

10、意的是，因為CPU的不同而產(chǎn)生的問題。比如說，在PC上用這招編寫的程序，并在PC上調(diào)試通過，在移植到一個16位機平臺上的時候，可能會產(chǎn)生代碼隱患。所以只有在一定技術(shù)進階的基礎(chǔ)下才可以使用這招。第4招：匯編嵌入高效C語言編程的必殺技，第四招-嵌入?yún)R編?！霸谑煜R編語言的人眼里，C語言編寫的程序都是垃圾”。這種說法雖然偏激了一些，但是卻有它的道理。匯編語言是效率最高的計算機語言，但是，不可能*著它來寫一個操作系統(tǒng)吧？所以，為了獲得程序的高效率，我們只好采用變通的方法-嵌入?yún)R編、混合編程。舉例如下，將數(shù)組一賦值給數(shù)組二，要求每一個字節(jié)都相符。char string11024,string2

11、1024;方法Iint I;for (I=0; I<1024; I+)*(string2+I)=*(string1+I)方法J#int I;for(I=0; I<1024; I+)*(string2+I)=*(string1+I);#else#ifdef_ARM_asmMOV R0,string1MOV R1,string2MOV R2,#0loop:LDMIA R0!,R3-R11STMIA R1!,R3-R11ADD R2,R2,#8CMP R2, #400BNE loop#endif方法I是最常見的方法，使用了1024次循環(huán)；方法J則根據(jù)平臺不同做了區(qū)分，在ARM平臺下，用嵌入?yún)R編僅用128次循環(huán)就完成了同樣的操作。這里有朋友會說，為什么不用標準的內(nèi)存拷貝函數(shù)呢？這是因為在源數(shù)據(jù)里可能含有數(shù)據(jù)為0的字節(jié)，這樣的話，標準庫函數(shù)會提前結(jié)束而不會完成我們要求的操作。這個例程典型應用于LCD數(shù)據(jù)的拷貝過程。根據(jù)不同的CPU，熟練使用相應的嵌入?yún)R編，可以大大提高程序執(zhí)行的效率