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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>  e8 c3 y" b6 a# K/ O8 p2 [
<>第1招：以空间换时间</P>, t$ U2 O4 n6 y# s: Z# p
<>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>
+ j2 V# ~2 Q( t) Y<>例如：字符串的赋值。</P>
. i& \8 H9 ]; }) n9 C! E' ?8 M" i; T+ k<>方法A，通常的办法：</P>
6 O' {" p6 H7 s( K- B<>#define LEN 32</P>: a& [) \6 v& F% u% |/ j. e6 H
<>char string1 [LEN];</P>
1 V( ?/ E' ?- p, a* B<>memset (string1,0,LEN);</P>- P) Q5 q9 M" e% B5 F
<>strcpy (string1,"This is an example!!"</P>8 b7 P5 g  E) w
<>方法B:</P>! f# M9 M) m& T
<><BR>const char string2[LEN]="This is an example!"</P>
0 b+ M* \& B, g# P3 {7 w<>char*cp;</P>
8 X9 z! h8 y4 \8 d9 c7 F* {/ y  \2 Q# ~<>cp=string2;</P>4 }( k+ X* [6 [# b
<>(使用的时候可以直接用指针来操作。)</P>
) N% a; n/ ?9 U$ g6 }8 Z8 ?( `<><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>
4 X# }! t/ G( f  C; i% d<>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>; E9 p% U# o" K% K
<>该招数的边招--使用宏函数而不是函数。举例如下：</P>
6 u0 K# q* s0 h6 I) A9 E0 H; \<>方法C:</P>
" ?- ^& I. C/ [  I3 W3 D( N4 v$ Q<><BR>#define bwMCDR2_ADDRESS 4</P>
: s/ A$ z1 Q; T7 D) V6 ^6 Y' R<>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>) K: c. T. d) W- h3 h
<>int BIT_MASK (int_bf)</P>
# v  N1 N6 h8 m$ C: t# @9 P5 N+ c! f<>{</P>+ w) [# x& |6 @- P6 d7 I" @/ h: M: k
<>return ((IU&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt;(bs##_bf);</P>! v) R, q* f6 S3 a6 K: o/ l1 c
<>}</P>3 f# ~& u* e' R9 ^7 @/ _
<>void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)</P>
3 p  G! T7 w% [2 Q% H<>{</P>
5 n2 q% i) }4 V" s* u* \) H<>_dst=((_dst) &amp; ~ (BIT_MASK(_bf)))I\ (((_val)&lt;&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf)))</P>, I5 G; l& w2 H, A$ S& G
<>}</P>
9 k, @) k9 r! O1 B. p<>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>
) e0 ?8 y- ]" W1 U2 P4 t; p<>方法D:</P>
5 [, Q. v; _# @) ]' O<P>#define bwMCDR2_ADDRESS 4 </P>
; P: y: s8 l: `0 R: ^<P>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>8 z1 [  F# `2 u) Y- Q. B4 }+ r
<P>#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK (MCDR2_ADDRESS)</P>& G3 q9 N8 }6 @9 |2 O. o1 L
<P>#define BIT_MASK(_bf)(((1U&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt; (bs##_bf)</P>4 D/ V$ [2 h& ?) b& o$ K
<P>#define SET_BITS(_dst,_bf,_val)\ ((_dst)=((_dst)&amp;~(BIT_MASK(_bf)))I (((_val)&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf))))</P>
: @6 H5 j7 e8 ~0 p& Z<P>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>4 E" c" g% `5 \& U$ Z; }
<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>
. z- n# E: d* K7 i: H  _<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>
3 K5 t+ k6 J. g% r& X- c<P>第2招：数学方法解决问题</P>4 R$ l" y) Y4 u% ?
<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>
+ ~4 b& [% s; {<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>9 w) W" X$ Z2 i7 ^9 Y; H# C/ i
<P>举例如下，求1~100的和。</P>. t* W4 E1 e3 V0 C: i2 i5 b
<P>方法E</P>
5 T8 C, g/ z( w( B0 D7 Z<P>int I,j;</P>
. W6 d6 M% i9 _% @- a2 L" ]<P>for (I=1; I&lt;=100; I++){</P>
- L2 g* @9 t" Q- E6 F<P>j+=I;</P>: R4 T" T' `9 S* t
<P>}</P>8 R9 E2 H6 W2 q- Y
<P>方法F</P>
! o, r7 o( D1 f9 y  i<P><BR>int I;</P>
6 y& }9 y/ H! Z/ N5 G<P>I=(100*(1+100))/2</P>
3 v: f# K. B. o6 h<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>
" N) k" g. K* F7 a; a& _. j, I<P>第3招：使用位操作</P>* R( f6 C. Y; }5 p$ E
<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># q0 n9 W# Z" E1 F5 R! M
<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>5 _! i$ ?7 W, v7 D3 y9 o
<P>方法G</P>3 |; M, M, s4 y7 ~! K4 k, ^  ]% [- k/ z% M
<P><BR>int I,J;</P>
5 ~0 ?) E% o5 r" j& u' ]  J<P>I=257/8;</P>
+ ]0 X* \: B+ Z  R, y, w! h- [! w<P>J=456%32;</P>
3 ^) M( T0 G; s. r<P>方法H</P>6 y0 P. e$ W+ x$ k/ d2 \
<P>int I,J;</P>1 l' s2 n0 I1 S/ f" R
<P>I=257&gt;&gt;3;</P>
, N- l" H0 B1 ?" v* g<P>J=456-(456&gt;&gt;4&lt;&lt;4);</P>
) a! s( G: i$ y1 `/ f1 ?<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 l; `8 Z) T% f& {
<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>* L4 c2 T* b( L% n- j
<P>第4招：汇编嵌入</P>) y  @5 D% N; @" `; [
<P>高效C语言编程的必杀技，第四招--嵌入汇编。</P>
9 |) q' [( Y7 M, g: P& ^4 T3 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>% h, g  q8 }8 F
<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>
$ [4 P0 y* s! M$ I5 V  n5 N! n  Y<P>方法I</P>' f+ f2 C3 m/ V. }
<P>int I;</P>, ]) X2 W7 [0 O' ]: u
<P>for (I=0; I&lt;1024; I++)</P>
( H3 K9 k# ]; J<P>*(string2+I)=*(string1+I)</P>
3 N$ [) V7 V# l" a# z4 {  u+ C0 H4 M4 e<P>方法J</P>. ]9 s) @1 Z) @" ?" d
<P>#int I;</P>
% h7 \6 Z4 J2 @) M6 U, o<P>for(I=0; I&lt;1024; I++)</P>
" |% C0 G7 k' Y, X* @( Y0 |<P>*(string2+I)=*(string1+I);</P>7 ~% Y  G, r7 W  L
<P>#else</P>
6 e! J: {; f* a. ?<P>#ifdef_ARM_</P>' S" R' m! H% R8 r/ }5 a7 g. \2 y
<P>_asm</P>
0 H7 v8 v0 L/ g4 p2 ~" M0 M; J<P>{</P>8 X  n$ B! B- [
<P>MOV R0,string1</P>
. h/ c$ ~7 y" n; r; S- y2 q4 o& g<P>MOV R1,string2</P>- `+ a4 Y$ X3 |+ V7 g/ ^
<P>MOV R2,#0</P>
" v: W) A1 v' f4 f<P>loop:</P>
" U$ y8 y& y0 o$ I5 ~  D<P>LDMIA R0!,[R3-R11]</P>7 ]! J7 Q7 G% S1 O- R
<P>STMIA R1!,[R3-R11]</P>
; |/ Q# L7 |" b) L9 S<P>ADD R2,R2,#8</P>
/ i1 x: v* h9 \* F<P>CMP R2, #400</P>) z( s- a' |  @8 u& q+ |
<P>BNE loop</P>4 }- a+ D9 y8 l/ }% A$ e& w- F6 Y
<P>}</P>. i6 h9 i, N* u* P" z
<P>#endif</P>
2 r4 F, ^  y7 b<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>& I) H+ `" `& a# n
<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>* f' u0 |# F9 M$ _" O3 }! _
<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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