优化C语言代码(程序员必读) ( 转载 )

我不是女神ヾ 2022-06-13 01:47 190阅读 0赞

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1、选择合适的算法和数据结构

应该熟悉算法语言，知道各种算法的优缺点，具体资料请参见相应的参考资料，有很多计算机书籍上都有介绍。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找法代替，插入排序或冒泡排序法用快速排序、合并排序或根排序代替，都可以大大提高程序执行的效率。.选择一种合适的数据结构也很重要，比如你在一堆随机存放的数中使用了大量的插入和删除指令，那使用链表要快得多。数组与指针语句具有十分紧密的关系，一般来说，指针比较灵活简洁，而数组则比较直观，容易理解。对于大部分的编译器，使用指针比使用数组生成的代码更短，执行效率更高。但是在Keil中则相反，使用数组比使用的指针生成的代码更短。。  
  
  
2、使用尽量小的数据类型  
        能够使用字符型(char)定义的变量，就不要使用整型(int)变量来定义；能够使用整型变量定义的变量就不要用长整型(longint)，能不使用浮点型(float)变量就不要使用浮点型变量。当然，在定义变量后不要超过变量的作用范围，如果超过变量的范围赋值，C编译器并不报错，但程序运行结果却错了，而且这样的错误很难发现。  
        在ICCAVR中，可以在Options中设定使用printf参数，尽量使用基本型参数(%c、%d、%x、%X、%u和%s格式说明符)，少用长整型参数(%ld、%lu、%lx和%lX格式说明符)，至于浮点型的参数(%f)则尽量不要使用，其它C编译器也一样。在其它条件不变的情况下，使用%f参数，会使生成的代码的数量增加很多，执行速度降低。  
  
3、使用自加、自减指令  
        通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1及a+=1等)都能够生成高质量的程序代码，编译器通常都能够生成inc和dec之类的指令，而使用a=a+1或a=a-1之类的指令，有很多C编译器都会生成二到三个字节的指令。在AVR单片适用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C编译器以上几种书写方式生成的代码是一样的，也能够生成高质量的inc和dec之类的的代码。  
  
4、减少运算的强度  
        可以使用运算量小但 [**功能**][Link 1]相同的表达式替换原来复杂的的表达式。如下：  
(1)、求余运算。  
           a=a%8;  
可以改为：  
           a=a&7;  
  
说明：位操作只需一个指令周期即可完成，而大部分的C编译器的“%”运算均是调用子程序来完成，代码长、执行速度慢。通常，只要求是求2n方的余数，均可使用位操作的方法来代替。  
  
(2)、平方运算  
           a=pow(a,2.0);  
可以改为：  
           a=a\*a;  
  
说明：在有内置硬件乘法器的单片机中(如51系列)，乘法运算比求平方运算快得多，因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的，在自带硬件乘法器的AVR单片机中，如ATMega163中，乘法运算只需2个时钟周期就可以完成。既使是在没有内置硬件乘法器的AVR单片机中，乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短，执行速度快。  
  
如果是求3次方，如：  
           a=pow(a,3.0);  
更改为：  
           a=a\*a\*a；  
则效率的改善更明显。  
  
(3)、用移位实现乘除法运算  
           a=a\*4;  
           b=b/4;  
可以改为：  
           a=a<<2;  
           b=b>>2;  
  
说明：通常如果需要乘以或除以2n，都可以用移位的方法代替。在ICCAVR中，如果乘以2n，都可以生成左移的代码，而乘以其它的整数或除以任何数，均调用乘除法子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上，只要是乘以或除以一个整数，均可以用移位的方法得到结果，如：  
           a=a\*9  
可以改为：  
           a=(a<<3)+a  
  
5、循环  
(1)、循环语  
        对于一些不需要循环变量参加运算的任务可以把它们放到循环外面，这里的任务包括表达式、函数的调用、指针运算、数组访问等，应该将没有必要执行多次的操作全部集合在一起，放到一个init的初始化程序中进行。  
  
(2)、延时函数：  
通常使用的延时函数均采用自加的形式：  
           void delay (void)  
           \{  
unsigned int i;  
           for (i=0;i<1000;i++)  
           ;  
           \}  
将其改为自减延时函数：  
           void delay (void)  
           \{  
unsigned int i;  
                 for(i=1000;i>0;i--)  
           ;  
           \}  
  
        两个函数的延时效果相似，但几乎所有的C编译对后一种函数生成的代码均比前一种代码少1~3个字节，因为几乎所有的MCU均有为0转移的指令，采用后一种方式能够生成这类指令。在使用while循环时也一样，使用自减指令控制循环会比使用自加指令控制循环生成的代码更少1~3个字母。但是在循环中有通过循环变量“i”读写数组的指令时，使用预减循环时有可能使数组超界，要引起注意。  
  
(3)while循环和do…while循环  
用while循环时有以下两种循环形式：  
unsigned int i;  
           i=0;  
           while (i<1000)  
           \{  
                 i++;  
           //用户程序  
           \}  
或：  
unsigned int i;  
           i=1000;  
           do  
           i--;  
           //用户程序  
           while (i>0);  
        在这两种循环中，使用do…while循环编译后生成的代码的长度短于while循环。  
  
6、查表  
        在程序中一般不进行非常复杂的运算，如浮点数的乘除及开方等，以及一些复杂的数学模型的插补运算，对这些即消耗时间又消费资源的运算，应尽量使用查表的方式，并且将数据表置于程序存储区。如果直接生成所需的表比较困难，也尽量在启了，减少了程序执行过程中重复计算的工作量。  
  
7、其它  
比如使用在线汇编及将字符串和一些常量保存在程序存储器中，均有利于优化。

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