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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>' ]; j8 M5 C! H" }
<>第1招：以空间换时间</P>
+ {6 ^$ |9 W  I# J4 K2 W<>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>$ T9 A9 R0 G2 n& Q  N- n5 A5 f: P! [
<>例如：字符串的赋值。</P>
; {; M4 v" u7 W/ Y9 i<>方法A，通常的办法：</P>
6 F( S( n; F7 p. C<>#define LEN 32</P>
# H: b" z  k+ t# `: v" G<>char string1 [LEN];</P>3 r# u7 I3 p; T1 Q/ [
<>memset (string1,0,LEN);</P>, n8 V7 T" P2 r* o3 t5 C
<>strcpy (string1,"This is an example!!"</P>( u! }% J7 A: O. Y2 X$ ^
<>方法B:</P>
. b7 q0 L' c* G<><BR>const char string2[LEN]="This is an example!"</P>
7 H* _* z* R; B: `0 E% N<>char*cp;</P>& f- r7 _# i, U0 n8 D$ y0 O
<>cp=string2;</P>
7 i2 i' _' @7 m# F& t& Z<>(使用的时候可以直接用指针来操作。)</P>
. B0 g3 e! t7 o5 |& w: y) H<><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>) f5 U  F" [, `1 h
<>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>2 G( S1 S" M7 x4 h; u6 a
<>该招数的边招--使用宏函数而不是函数。举例如下：</P>* G4 O, e' |3 g9 z5 x' ~
<>方法C:</P>
8 r: m% U- ?0 {+ ]<><BR>#define bwMCDR2_ADDRESS 4</P>
. O# M. y% k9 I0 p: }<>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>
6 i- b1 L8 F) l, e  F& ~<>int BIT_MASK (int_bf)</P>
! @6 X9 z- [+ z( z, `+ P4 H. C9 N<>{</P>. h6 f1 x+ ^% C2 j" Y0 M8 H3 t
<>return ((IU&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt;(bs##_bf);</P>
4 g; n6 M8 U! x# ?+ @- ^. F<>}</P>, l( H, N! C3 H: \% l
<>void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)</P>) d5 K# U, h' ]' ~2 D+ \
<>{</P>, g+ @; d5 K! l9 S8 g9 S
<>_dst=((_dst) &amp; ~ (BIT_MASK(_bf)))I\ (((_val)&lt;&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf)))</P>! l; e1 `$ V* `
<>}</P>% Q, U4 P  M# k0 M6 W
<>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>- B) I9 I5 g# H
<>方法D:</P>
3 o4 b" @) C* s  [0 q<P>#define bwMCDR2_ADDRESS 4 </P>; A+ B* I. N# |7 ]
<P>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>
/ W: }- [% }. G& v% }  y' G  l<P>#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK (MCDR2_ADDRESS)</P>
  K! N- r2 `! M9 _7 q) L# Z( G" B<P>#define BIT_MASK(_bf)(((1U&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt; (bs##_bf)</P>6 F) p' X, B& @# B
<P>#define SET_BITS(_dst,_bf,_val)\ ((_dst)=((_dst)&amp;~(BIT_MASK(_bf)))I (((_val)&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf))))</P>
9 k( ]+ w9 @1 |# u/ v8 D<P>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>
7 @2 L) D; H6 e# P2 w. L& v<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 U7 k9 T2 C: y3 S. \" t
<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>/ t9 L+ d, J7 C% u; a: `, X5 N, _
<P>第2招：数学方法解决问题</P>
: T# e3 c$ C1 W# D<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>6 j! S8 _$ o- b
<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>; k- `+ q' `' c. B( Q+ V" N- M
<P>举例如下，求1~100的和。</P>$ r# `7 C% H4 l1 W9 }: n
<P>方法E</P>8 C$ W) A# x. P, Q
<P>int I,j;</P>
4 n: \) l: r% Y+ h5 z2 ^<P>for (I=1; I&lt;=100; I++){</P>
8 b1 g, h2 P9 U) N) w<P>j+=I;</P>% W: x5 w* g& u, l
<P>}</P>
2 S# {( Q' U1 \6 C6 _8 ~' k/ O9 J<P>方法F</P>
3 W3 f2 }" N. p9 H<P><BR>int I;</P>
8 Q8 k1 w2 a! |$ h4 z, U<P>I=(100*(1+100))/2</P>
( S  @4 Q: w: r& j: S  k+ r<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>( [  Y8 \+ A: |4 W7 |, u. w1 B5 I* V
<P>第3招：使用位操作</P>
' e5 O3 S2 f5 J9 N<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>
/ v( Y: A- N5 |3 q3 Z<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>
6 |* f" G& j; v; u1 ~* I. Z<P>方法G</P>
* H; u' H( R7 i  O1 D  d& c! w<P><BR>int I,J;</P>! i- l# W: s9 t
<P>I=257/8;</P># X" @% q% u- y- W
<P>J=456%32;</P>+ V1 o$ g1 H! m, s) E1 K
<P>方法H</P>5 O% L( z9 o3 ?+ E
<P>int I,J;</P>
/ O2 d6 d. S3 O/ l<P>I=257&gt;&gt;3;</P>
9 s) V- _* `; w0 E% S+ T/ r& U<P>J=456-(456&gt;&gt;4&lt;&lt;4);</P>% H0 A! {# B: g4 e. n( H2 u3 C
<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>6 p& Q$ f. p2 b0 ^3 r4 b
<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>/ O0 l/ p1 ~6 n6 Y7 E$ q! W2 I
<P>第4招：汇编嵌入</P>  q3 ^& \: n2 s# ]4 h
<P>高效C语言编程的必杀技，第四招--嵌入汇编。</P>, H- I& e" y0 i
<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>: t* M, \( x$ I- ?' M+ Z
<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>
6 [) Z( Y! ]; B8 Y/ u% e. c, _<P>方法I</P>1 |) D1 V1 T7 r% f0 ?- t( W
<P>int I;</P>2 G' }+ O# k$ f, A9 X& q
<P>for (I=0; I&lt;1024; I++)</P>9 p% e3 z4 O* Y6 r, {
<P>*(string2+I)=*(string1+I)</P>
/ ]! r! k7 A5 _& t<P>方法J</P>
/ r+ H, o5 Z- d! w, q2 P, k+ T  w<P>#int I;</P>6 n8 |7 h8 B" K2 p" y
<P>for(I=0; I&lt;1024; I++)</P>
- X& R6 z% J1 ]* B, f- a<P>*(string2+I)=*(string1+I);</P>
9 C2 K7 i: E: i( E; ?3 s<P>#else</P>
! ?/ t* k5 V! q0 y% V" Y) M1 w1 C<P>#ifdef_ARM_</P>6 l' y% w! Y# y4 ]
<P>_asm</P>
3 d4 h1 x" y( X) {<P>{</P>
+ w- z1 w; {8 k8 e5 G# b, c  j$ y<P>MOV R0,string1</P>% G# r/ z" ~: f8 O7 D: q' }# Q
<P>MOV R1,string2</P>" j% u" ^0 _  S9 V
<P>MOV R2,#0</P>
$ H" K' J. Y  @3 B<P>loop:</P>% t8 m7 K6 K& [+ S$ A5 x2 W( G
<P>LDMIA R0!,[R3-R11]</P>
9 H' T1 H4 {) e<P>STMIA R1!,[R3-R11]</P>- f  y5 K: [: @! R! F& M! Q$ y
<P>ADD R2,R2,#8</P>
$ K6 Z0 d! c) ~: T9 \7 L% r. p<P>CMP R2, #400</P>2 Z; w' _% [9 u
<P>BNE loop</P>
( L7 M4 k2 t1 j<P>}</P>
3 [6 a6 g2 h/ E% `0 O7 w<P>#endif</P>
- L: p% `# u/ e' i: Q4 M<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>
2 N0 v. u3 L/ x- n8 k/ a0 C( j<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>! }5 ^: n3 l( ?2 T( Z4 W( w. j$ R6 x/ ~" R
<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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