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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>3 \$ M% f- F+ D8 r. j4 h
<>第1招：以空间换时间</P>
1 W! R* p+ s$ V6 V<>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>
) @8 `) d5 N3 p% W# Z<>例如：字符串的赋值。</P>9 W+ x5 A' y$ T/ m2 d% q
<>方法A，通常的办法：</P>' E; i' i( N% h% X) j4 u
<>#define LEN 32</P>4 k1 J: [( }6 f+ P
<>char string1 [LEN];</P>
3 X( H$ n/ I. e& n' S3 E<>memset (string1,0,LEN);</P>
9 x) ?( }* n0 {<>strcpy (string1,"This is an example!!"</P>6 Y  p* v1 B; Z7 o( R
<>方法B:</P>
5 g( z' w$ H9 l  v<><BR>const char string2[LEN]="This is an example!"</P>- [6 [4 l1 H' R2 p
<>char*cp;</P>
3 N% ~- R+ P9 t+ u+ x8 h<>cp=string2;</P>
  ^8 B) `* ^& J& e5 @. d) X6 b4 F<>(使用的时候可以直接用指针来操作。)</P>
) @4 l1 \- n. K, W) v( W<><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 E! I: m1 H# {: T% W7 Z" q<>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># Z* g# Q6 H& L/ _7 Z
<>该招数的边招--使用宏函数而不是函数。举例如下：</P>
3 \1 t% F5 ?- }1 ^<>方法C:</P>" H$ n  @5 G/ N: I1 ]& ]7 I2 x
<><BR>#define bwMCDR2_ADDRESS 4</P>9 M' D) j) k) A6 J3 K: h* j- w! v8 |
<>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>7 |, ]1 k& |7 c6 a( T
<>int BIT_MASK (int_bf)</P>
  H6 R# ~# W7 A8 s7 v9 j7 W, L<>{</P>% X% u! _4 d0 G" `* ]+ P
<>return ((IU&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt;(bs##_bf);</P># J; B* [% e+ a6 P0 @. v5 _4 h
<>}</P>
5 h1 o, ?# i' C* Q<>void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)</P>. }" m2 ~6 u/ \! C0 I5 S
<>{</P># f) t/ v6 N+ Z3 g
<>_dst=((_dst) &amp; ~ (BIT_MASK(_bf)))I\ (((_val)&lt;&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf)))</P>
7 L& S1 g+ L3 u$ V( }2 S; ~<>}</P>
4 T( g% V9 c- P& ?4 `<>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>
* Q1 {" r9 [5 h9 y<>方法D:</P>1 `& ^( }5 ^* O" P, g( H9 w5 O
<P>#define bwMCDR2_ADDRESS 4 </P>
! S& e6 T7 I7 I; l<P>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>( S/ ~' o6 v  b' a% N9 C, g
<P>#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK (MCDR2_ADDRESS)</P>
4 t' a. e! C" r, F4 _5 t3 ?, b6 w<P>#define BIT_MASK(_bf)(((1U&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt; (bs##_bf)</P>
$ b4 m+ n- N9 _  l8 Z& L0 g<P>#define SET_BITS(_dst,_bf,_val)\ ((_dst)=((_dst)&amp;~(BIT_MASK(_bf)))I (((_val)&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf))))</P>- w, @" _7 W$ R/ u5 s  _) O
<P>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>
& m. @" Q  a1 P' F  n<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>/ v/ [4 F. B: [1 d
<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>; G$ `7 e* [2 [- Y- J7 X/ w
<P>第2招：数学方法解决问题</P>, \$ }1 K) A4 z4 _0 ?
<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>
. R  R4 t; F/ o4 @. w. m<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>  z% n/ T$ d5 \& Q+ t
<P>举例如下，求1~100的和。</P>
% {$ c: H7 I, g( A1 p6 c3 c<P>方法E</P>
" N% e7 K% q8 L5 c) Y$ J% V<P>int I,j;</P>
. D. B$ u. ^8 y<P>for (I=1; I&lt;=100; I++){</P>! b2 f3 }9 @7 o6 }+ a+ D
<P>j+=I;</P>
  f) N" D0 \2 W  L5 P2 a( O! Y) ^<P>}</P>
3 e4 n" F! ?& E) |/ x* s2 S<P>方法F</P>/ ~% v( H# A: K# T" R- `% E+ L
<P><BR>int I;</P>
$ N6 w" R& T' q# b2 X<P>I=(100*(1+100))/2</P>- U" w/ _& D* J: [' T; H4 }
<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>
( t) T' I+ w6 k" f/ ]<P>第3招：使用位操作</P>
) m8 n( M' a3 M- J4 \& R<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>0 a( v/ r/ }2 n5 V* P
<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>* H% f8 O! \9 w# }
<P>方法G</P>/ |4 B" V2 ~3 [3 V/ X) [/ [
<P><BR>int I,J;</P>2 b, A% b: U9 ?/ e$ i$ r2 i. s
<P>I=257/8;</P>  U6 I* b  l: \" f
<P>J=456%32;</P>
* z7 u- H: c+ x/ _2 f3 Z+ M<P>方法H</P>
7 l1 A$ L! h2 c# V<P>int I,J;</P>
' [) H+ [# M! {3 g/ O$ V' {5 I) e<P>I=257&gt;&gt;3;</P>+ Q3 w0 q2 s* S
<P>J=456-(456&gt;&gt;4&lt;&lt;4);</P>
" ~1 M0 K# R7 C: [! Y6 l$ }% Q<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>2 e- c# O* N3 _
<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>$ ?4 M" j1 m1 G
<P>第4招：汇编嵌入</P>
$ H3 \! R, H0 c9 u<P>高效C语言编程的必杀技，第四招--嵌入汇编。</P>, h5 E7 r% {2 v2 m; G* C4 Q9 v
<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>
0 d* _. C/ O8 S! b/ F9 d( s( M<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>
+ F( i  {; t6 b/ r" G" j: E<P>方法I</P>
% I5 V8 Z9 ^; }, G2 ?& l0 y7 ]<P>int I;</P>
6 m: d1 n- W9 m1 o" v  J2 y( |5 {<P>for (I=0; I&lt;1024; I++)</P>7 v4 m1 V- l+ ~
<P>*(string2+I)=*(string1+I)</P>) ]+ y3 n4 M8 u6 d$ V# Q- B
<P>方法J</P>
+ y" P2 d8 `, k; i6 b/ C1 T<P>#int I;</P>1 `% I7 h8 C' f$ D% F
<P>for(I=0; I&lt;1024; I++)</P>+ ^, P- y0 t* T
<P>*(string2+I)=*(string1+I);</P>
/ {  T; A: C6 `$ N& I0 i<P>#else</P>
) I8 A. {: N2 g: {' L8 S<P>#ifdef_ARM_</P>
8 y) G3 C/ x9 \1 f<P>_asm</P>
& X" ^' ]5 x! p& P% z2 l<P>{</P>
; L# D8 i% U* G<P>MOV R0,string1</P>, h0 u; l* i5 j' Y
<P>MOV R1,string2</P>
) H0 i4 ?# [, I) l& r# c+ w( ~- X<P>MOV R2,#0</P>
( z2 ~& ^8 c' G9 M<P>loop:</P>4 S5 S/ H& {% _; l" f) E6 B: F7 \6 P- \
<P>LDMIA R0!,[R3-R11]</P>
1 F& b! P7 H( Q0 l% T<P>STMIA R1!,[R3-R11]</P>7 M2 ^3 ?. C% a, R- s7 ^7 H
<P>ADD R2,R2,#8</P>$ r; r8 m/ i* Y3 e
<P>CMP R2, #400</P>6 [1 @/ k0 r! v
<P>BNE loop</P>& {6 {, S: L8 A2 f  i# |: P: n
<P>}</P>
4 r4 B) ~3 m, X  B<P>#endif</P>
6 z1 ?4 S* {. R& c4 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>
) `! @6 U" q* Q/ [" t  c<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>) \- A; N) U( ^# G- H( P! L: p
<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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