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标题: [分享]C高效编程就几招 [打印本页]
作者: sxqiang    时间: 2005-5-22 00:36
标题: [分享]C高效编程就几招
<>      编写高效简洁的C语言代码，是许多软件工程师追求的目标。本文就工作中的一些体会和经验做相关的阐述，不对的地方请各位指教。</P>
2 o6 o+ z+ ]1 T: @/ y" {<>第1招：以空间换时间</P>
6 c: {# i0 E: p! G1 z' n3 H1 x  C<>计算机程序中最大的矛盾是空间和时间的矛盾，那么，从这个角度出发逆向思维来考虑程序的效率问题，我们就有了解决问题的第1招--以空间换时间。</P>; V5 m" v, R4 ~: M: `
<>例如：字符串的赋值。</P>; M5 _5 v+ |# R5 e
<>方法A，通常的办法：</P>
% @2 x) v+ {* }$ |2 [! R<>#define LEN 32</P>
. ?' f* h! S. y, y9 v+ O<>char string1 [LEN];</P>% I; L/ E8 D4 r' q
<>memset (string1,0,LEN);</P>
" @  Z$ S) b* ^- b( G9 G! _<>strcpy (string1,"This is an example!!"</P>
1 T* ?. g: A' c( z$ D( n' w<>方法B:</P>
: q, e: l& @0 ^$ [<><BR>const char string2[LEN]="This is an example!"</P>, m; f" }( G( J7 m; F3 `
<>char*cp;</P>' z0 `& W0 G" H& v; A; G' N, b$ Q
<>cp=string2;</P>
1 w5 {2 F* G$ M  }<>(使用的时候可以直接用指针来操作。)</P>0 f, s4 U. q1 ^0 g  D0 l6 P
<><BR>从上面的例子可以看出，A和B的效率是不能比的。在同样的存储空间下，B直接使用指针就可以操作了，而A需要调用两个字符函数才能完成。B的缺点在于灵活性没有A好。在需要频繁更改一个字符串内容的时候，A具有更好的灵活性；如果采用方法B，则需要预存许多字符串，虽然占用了 大量的内存，但是获得了程序执行的高效率。</P>
  g4 G0 v- B1 F8 Q  h% g2 t& d4 I  t<>如果系统的实时性要求很高，内存还有一些，那我推荐你使用该招数。</P>
, ^6 m- w2 p! a: L<>该招数的边招--使用宏函数而不是函数。举例如下：</P>
) @9 q5 }/ v  C  e<>方法C:</P>
9 J1 n8 P2 j7 T% O8 s( Z6 X<><BR>#define bwMCDR2_ADDRESS 4</P>, Q1 N& P1 U) t  V* g; n' P
<>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>0 _' n4 e3 B7 ^1 S
<>int BIT_MASK (int_bf)</P>3 b$ b& N- r; E6 n
<>{</P>( c: V2 w' [! }- o& t
<>return ((IU&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt;(bs##_bf);</P>
7 i0 B& w5 q0 j' ?& K6 V<>}</P>8 ]* |/ Y! I7 ?7 @$ B6 V+ R5 N
<>void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)</P>: C$ E3 Z+ X8 S3 Z: D
<>{</P>
% v7 W3 Z/ u$ R  \. m<>_dst=((_dst) &amp; ~ (BIT_MASK(_bf)))I\ (((_val)&lt;&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf)))</P>
- l' [# @( C% ~% e2 X# c: \<>}</P>2 h. E! W3 k0 M# y' z" r$ v
<>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>3 c( e2 q; A" \$ m
<>方法D:</P>, ~, D) [% M" f' H% {
<P>#define bwMCDR2_ADDRESS 4 </P>$ i; n7 y  o, `6 n  A" p: y7 e
<P>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P># w7 k, g3 h$ N7 i
<P>#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK (MCDR2_ADDRESS)</P>
& w0 K4 P- J! a% |6 y  K<P>#define BIT_MASK(_bf)(((1U&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt; (bs##_bf)</P>
) F) O, A' Z3 L1 T# E$ Y<P>#define SET_BITS(_dst,_bf,_val)\ ((_dst)=((_dst)&amp;~(BIT_MASK(_bf)))I (((_val)&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf))))</P>' \; }4 |$ l6 x4 t( `; f
<P>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>' Z9 X' X4 T- A; x( [
<P>函数和宏函数的区别就在于，宏函数占用了大量的空间，而函数占用了时间。大家要知道的是，函数调用是要使用系统的栈来保存数据的，如果编译器里有栈检查选项，一般在函数的头会嵌入一些汇编语句对当前栈进行检查；同时，CPU也要在函数调用时保存和恢复当前的现场，进行压栈和弹栈操作，所以，函数调用需要一些CPU时间。而宏函数不存在这个问题。宏函数仅仅作为预先写好的代码嵌入到当前程序，不会产生函数调用，所以仅仅是占用了空间，在频繁调用同一个宏函数的时候，该现象尤其突出。</P>
1 u9 Q' Q$ J' t- i" _& J$ g0 v5 l<P>D方法是我看到的最好的置位操作函数，是ARM公司源码的一部分，在短短的三行内实现了很多功能，几乎涵盖了所有的位操作功能。C方法是其变体，其中滋味还需大家仔细体会。</P>
- W$ z* q* C2 w, L! ?3 w% [<P>第2招：数学方法解决问题</P>
. ]9 Y8 k" l1 @8 X  m4 L, ]<P>现在我们演绎高效C语言编写的第二招--采用数学方法来解决问题。</P>
, i4 p! {+ e; p+ n& u<P>数学是计算机之母，没有数学的依据和基础，就没有计算机的发展，所以在编写程序的时候，采用一些数学方法会对程序的执行效率有数量级的提高。</P>
3 ?: m& |- ~8 Y/ Q<P>举例如下，求1~100的和。</P>- `2 R3 U& }1 {: T) w+ w6 \3 b7 @
<P>方法E</P>* i4 t+ X2 Z1 c4 P7 P* x( L
<P>int I,j;</P>, K2 m. ]0 i% Q
<P>for (I=1; I&lt;=100; I++){</P>
. }- k' y6 M" G<P>j+=I;</P>  a2 k5 n  G+ V8 O1 @7 Y2 U
<P>}</P>! N1 \7 ^6 p. Y+ K0 J- q0 r
<P>方法F</P>$ R1 F/ j4 R, C7 ?+ C
<P><BR>int I;</P>
+ i1 ]0 S2 Q0 v+ I5 n( Z, d% h; ~<P>I=(100*(1+100))/2</P>
  X# v6 h5 ?  D3 U; o' W<P>这个例子是我印象最深的一个数学用例，是我的计算机启蒙老师考我的。当时我只有小学三年级，可惜我当时不知道用公式Nx(N+1)/2来解决这个问题。方法E循环了100次才解决问题，也就是说最少用了100个赋值、100个判断、200个加法(I和j)；而方法F仅仅用了1个加法、1个乘法、1次除法。效果自然不言而喻。所以，现在我在编程序的时候，更多的是动脑筋找规律，最大限度地发挥数学的威力来提高程序运行的效率。</P>: v3 P. m: d+ Y8 C
<P>第3招：使用位操作</P>2 C5 N) ~# B2 \
<P>实现高效的C语言编写的第三招--使用位操作，减少除法和取模的运算。</P>
& g2 m& r" r; t3 _2 @% f0 e* Q<P>      在计算机程序中，数据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用“位运算”来完成所有的运算和操作。一般的位操作是用来控制硬件的，或者做数据变换使用，但是，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。举例台如下：</P>% m2 c" F5 W2 `- a! R
<P>方法G</P>' z; K: c. p3 M; ]! ~: _& E
<P><BR>int I,J;</P>
; z3 v+ E/ I' o3 n1 Y. u4 j<P>I=257/8;</P>
& e/ I" R( r" E<P>J=456%32;</P>' Z- M, Z* g) N9 f) |* j( H
<P>方法H</P>
( l! v8 N+ \' Y" u<P>int I,J;</P>9 S7 O$ N) X$ C" v
<P>I=257&gt;&gt;3;</P>4 I$ N5 |2 Q: `* R5 Z% ^1 m
<P>J=456-(456&gt;&gt;4&lt;&lt;4);</P>
4 W8 n2 C1 A+ D! @6 E5 R* Z<P>在字面上好象H比G麻烦了好多，但是，仔细查看产生的汇编代码就会明白，方法 G调用了基本的取模函数和除法函数，既有函数调用，还有很多汇编代码和寄存器参与运算；而方法H则仅仅是几句相关的汇编，代码更简洁、效率更高。当然，由于编译器的不同，可能效率的差距不大，但是，以我目前遇到的MS C,ARM C来看，效率的差距还是不小。相关汇编代码就不在这里列举了。</P>8 h( w8 E; z6 z' }, V. D, _% H
<P>运用这招需要注意的是，因为CPU的不同而产生的问题。比如说，在PC上用这招编写的程序，并在PC上调试通过，在移植到一个16位机平台上的时候，可能会产生代码隐患。所以只有在一定技术进阶的基础下才可以使用这招。</P># B" A- T% r0 X& R
<P>第4招：汇编嵌入</P>" V, m* x0 b8 [1 Z
<P>高效C语言编程的必杀技，第四招--嵌入汇编。</P>
0 F! E; K0 g9 }0 D+ R3 G2 i0 D2 D# z<P>“在熟悉汇编语言的人眼里，C语言编写的程序都是垃圾”。这种说法虽然偏激了一些，但是却有它的道理。汇编语言是效率最高的计算机语言，但是，不可能靠着它来写一个操作系统吧？所以，为了获得程序的高效率，我们只好采用变通的方法--嵌入汇编、混合编程。</P>
( K! _: ~3 Q" g' l% M. ^$ m' A$ p<P>举例如下，将数组一赋值给数组二，要求每一个字节都相符。char string1[1024], string2[1024];</P>7 z0 H) \5 f; ^" D" Q- n4 I* v
<P>方法I</P>/ ?4 e; x+ N# h/ A8 ]* l$ c8 Q
<P>int I;</P>
0 [+ I9 a2 d: |2 x: a<P>for (I=0; I&lt;1024; I++)</P>
# T, O; c/ T4 f<P>*(string2+I)=*(string1+I)</P>; a+ ]7 l; m) p- o) O
<P>方法J</P>
3 h. a# W" V; K3 _5 _" V<P>#int I;</P>
& q! k6 a8 e: k7 i<P>for(I=0; I&lt;1024; I++)</P>
/ s3 k3 g! e( P+ D/ M, y<P>*(string2+I)=*(string1+I);</P>4 a8 W- P: O4 D: i
<P>#else</P>9 p+ m/ {  `( L; j3 F
<P>#ifdef_ARM_</P>
; V' Q1 M0 n" Y+ c<P>_asm</P>1 Y. }- k0 x: e
<P>{</P>) F7 x5 m6 z- ~# _
<P>MOV R0,string1</P>
, Q9 l& B% y3 i. l; h<P>MOV R1,string2</P>& l' {8 V3 f6 p! K
<P>MOV R2,#0</P>+ n" c1 {9 H$ }6 {, C$ W& d
<P>loop:</P>
& t3 P" H" j/ G+ [( Z* M9 w<P>LDMIA R0!,[R3-R11]</P>
9 ~5 ]8 e$ i6 W' z7 ?<P>STMIA R1!,[R3-R11]</P>
- Y0 U. r- N" D" g' d6 i. q  O<P>ADD R2,R2,#8</P>
! V1 I$ D: o1 d* ^: Z6 ?% E<P>CMP R2, #400</P>
, J# c/ W% y) d% _  V<P>BNE loop</P>8 j; y! c/ d5 G  m
<P>}</P>
  @. U% G$ ^5 d( ]<P>#endif</P>" P6 t3 [* {" h2 G" A* @
<P>       方法I是最常见的方法，使用了1024次循环；方法J则根据平台不同做了区分，在ARM平台下，用嵌入汇编仅用128次循环就完成了同样的操作。这里有朋友会说，为什么不用标准的内存拷贝函数呢？这是因为在源数据里可能含有数据为0的字节，这样的话，标准库函数会提前结束而不会完成我们要求的操作。这个例程典型应用于LCD数据的拷贝过程。根据不同的CPU，熟练使用相应的嵌入汇编，可以大大提高程序执行的效率。</P>" ~! B( p. Q1 v6 I
<P>       虽然是必杀技，但是如果轻易使用会付出惨重的代价。这是因为，使用了嵌入汇编，便限制了程序的可移植性，使程序在不同平台移植的过程中，卧虎藏龙、险象环生！同时该招数也与现代软件工程的思想相违背，只有在迫不得已的情况下才可以采用。切记。</P>2 z/ E8 h7 s3 K/ {+ S
<P>       使用C语言进行高效率编程，我的体会仅此而已。在此已本文抛砖引玉，还请各位高手共同切磋。希望各位能给出更好的方法，大家一起提高我们的编程技巧。</P>
作者: lipu_2003    时间: 2005-6-3 21:35
<>呵呵，我先借来试试</P>[em04]
作者: zxc6604    时间: 2005-8-8 10:05
谢谢，
作者: yirongshu    时间: 2005-8-16 20:17
顶
作者: stormslowly    时间: 2005-11-25 22:44
收藏!~
作者: z.l.zhang    时间: 2006-3-1 09:37
<p>顶</p><p></p>
作者: apf_8737    时间: 2006-3-4 13:29
<p>说实话，好 的 程序 员 也就 是 那么 几套思路</p><p>各有各的 特点</p><p></p>
作者: apf_8737    时间: 2006-3-4 13:30
<p>我 开始学 语言很 头疼，后来领悟了 些思路就 </p><p>很简单了 </p>
作者: apf_8737    时间: 2006-3-4 13:31
更像是写一篇作文，尽量的 是自记得思路严谨完美
作者: youwubing    时间: 2006-3-14 23:42
顶！<br/><br/>
作者: agen    时间: 2006-3-19 23:37
cpp的模板、元模板也可以加速运行。
作者: sandrowjw    时间: 2006-3-20 12:01
标题: 其实真正的高效率还是通过好的算法得到的
其实真正的高效率还是通过好的算法得到的。<br/>通过嵌入汇编来提高效率有时候会得不偿失，需要大量尝试积累经验。<br/>
作者: pinozav    时间: 2006-3-22 17:15
好东西，收藏了
作者: yuzheye    时间: 2006-3-24 08:38
<p>宏定义用的比较多</p>
作者: mql616    时间: 2006-3-25 16:10
<p>是好东西啊</p><p></p>
作者: qnwboi    时间: 2006-3-31 22:34
<p>ding</p><p></p>
作者: zansan    时间: 2006-5-7 20:39
汇编,使用还是太少.
作者: mustpeter    时间: 2006-12-12 16:46
o&nbsp; 看了。。。。
作者: tramp    时间: 2007-4-7 18:52
<p>学习</p><p></p>
作者: zhuhuying    时间: 2007-5-22 15:11
<p>Thanks,studying。。。。。。。。。。。。。</p>



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