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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>
, @* h3 s9 B( ?6 _+ T( A% z5 P' V<>第1招：以空间换时间</P>: @4 k/ D; i9 G
<>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>1 v3 x" @5 J/ ?$ n
<>例如：字符串的赋值。</P>, y3 V& W  a  k0 Z9 \
<>方法A，通常的办法：</P>- V; Q6 d- H& `3 A$ j7 G
<>#define LEN 32</P>' Z8 U6 W' x* d9 W* ~( p$ p7 b
<>char string1 [LEN];</P>$ d& {& R2 [. i$ ]$ t2 o& d$ |$ r
<>memset (string1,0,LEN);</P>+ R" x5 P- t: [/ \
<>strcpy (string1,"This is an example!!"</P>
6 Y9 l- W  r! ~0 C' G2 {<>方法B:</P>  Q$ E8 H- r& H4 `/ K7 g" j
<><BR>const char string2[LEN]="This is an example!"</P>
- a+ J1 R$ ?3 i<>char*cp;</P>
& Q- K. D3 U; J! x<>cp=string2;</P>
( [% L* C8 J6 a, J1 }/ ~<>(使用的时候可以直接用指针来操作。)</P>
' Z& d/ b% q( s5 F; N" A" q<><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>
! ]( U# D% a  [/ f8 U! i. [( W<>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>
: d5 ?  u  V1 I) f2 Z" m<>该招数的边招--使用宏函数而不是函数。举例如下：</P>
$ q  j( g* I  k0 l6 w' `<>方法C:</P>( i. W4 Z  d, G& u
<><BR>#define bwMCDR2_ADDRESS 4</P>
, |% L9 i, D6 N- w<>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>' }2 r0 T1 _2 x% V3 j" i
<>int BIT_MASK (int_bf)</P>
0 ?' x- F9 v, J% v) o<>{</P>
7 ]/ U! I' c, U# h4 N<>return ((IU&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt;(bs##_bf);</P>" x2 a/ z& b$ |7 A) o" K1 i
<>}</P>; E0 p) S  n: Q0 h8 ^
<>void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)</P>1 k( s: e; h! |% c
<>{</P>
) x7 l% q, P* Y1 k<>_dst=((_dst) &amp; ~ (BIT_MASK(_bf)))I\ (((_val)&lt;&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf)))</P>
2 M7 v3 _0 M0 R1 j<>}</P>+ G! j% D2 r7 c' Y  L/ ^8 _* P" [
<>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>! @% H/ n# w" Z( w' ?
<>方法D:</P>
6 h% |/ J3 G7 I2 r<P>#define bwMCDR2_ADDRESS 4 </P>
  M2 n( D; u& m6 w<P>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>, _3 `2 d! W. d# C
<P>#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK (MCDR2_ADDRESS)</P>* s2 D+ q" b0 u+ ~
<P>#define BIT_MASK(_bf)(((1U&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt; (bs##_bf)</P>
* b; y# q% L' y9 ^' r6 m9 C) U/ [: m! w<P>#define SET_BITS(_dst,_bf,_val)\ ((_dst)=((_dst)&amp;~(BIT_MASK(_bf)))I (((_val)&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf))))</P>; q/ J+ Z1 X/ Q. S7 S! h, c; g# a
<P>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>' W0 T+ g" m) G1 M- R% d
<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>
8 @( f8 p. k. [<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) i7 L+ x3 z4 W2 k<P>第2招：数学方法解决问题</P>0 F: q8 C3 ]" Q2 y( Q. w. t
<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>( _# _: L7 p; M) f# w6 p. a( [
<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>) T, h6 j- Z+ M2 ?
<P>举例如下，求1~100的和。</P>
$ b9 g" @% j& @- ^<P>方法E</P>+ I- m% Y+ `9 U% i8 C* a
<P>int I,j;</P>2 H! i6 y8 C0 z5 M; R  a0 b& v
<P>for (I=1; I&lt;=100; I++){</P>' C7 t5 {6 N8 W9 u) u! {9 p; r
<P>j+=I;</P>; q4 i/ q3 A3 J* x( B1 q, m
<P>}</P>
1 m& F& o$ `* H+ c) ^+ c7 r5 Q* u<P>方法F</P>
3 h1 R0 P0 p8 @. g+ {, a<P><BR>int I;</P>' C3 z4 w' p3 p0 X) p$ s
<P>I=(100*(1+100))/2</P>! O7 h$ ~" L1 [& e7 x7 y
<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>
( F- f* w! T  E" }- A<P>第3招：使用位操作</P>6 ~8 R! m$ H8 {) K! ~4 q% H
<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>
* X: p# B8 U- i' W+ `2 ^<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>2 b  L' N" y7 i( T, ?5 L
<P>方法G</P>$ k" m! t* d  f# k2 \
<P><BR>int I,J;</P>, i2 g0 r& o: }0 Y) K
<P>I=257/8;</P>( l! B1 A& O- x' d
<P>J=456%32;</P>
$ W. I$ F  q7 I& _<P>方法H</P>
3 a1 g% ~+ L9 y: I<P>int I,J;</P>) M* c9 B% g/ f3 j( m! v5 _$ k3 _
<P>I=257&gt;&gt;3;</P>; p7 C, r0 [( \! J. r9 ]/ B( ^
<P>J=456-(456&gt;&gt;4&lt;&lt;4);</P>
, a& ]/ F, y( T" L<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 x6 V  I) L1 D0 C  q3 J
<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>
0 [3 y! v$ R- T( I<P>第4招：汇编嵌入</P>
% r! d0 w: \( F6 n) {2 k8 n# i( v<P>高效C语言编程的必杀技，第四招--嵌入汇编。</P>
" P/ `# `/ x# Q<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; d9 Z/ Y" G! t% @
<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>! H- B+ _* P0 D4 N6 x8 ^9 N
<P>方法I</P>' h1 d. W8 r, B
<P>int I;</P>
7 J' U4 {$ C% l<P>for (I=0; I&lt;1024; I++)</P>
" C- {( ~- h/ m* t<P>*(string2+I)=*(string1+I)</P>' W/ ]/ Y, [) n! W  a( g
<P>方法J</P>
. w& h3 W9 V6 X8 l; k<P>#int I;</P>6 U1 }' a- P; S+ @
<P>for(I=0; I&lt;1024; I++)</P>
# X" S0 ?: g- d1 y3 \- S/ a<P>*(string2+I)=*(string1+I);</P>
3 B6 Z5 q6 A/ l- e& C<P>#else</P>
9 j2 ]! Y" _2 L& ~( @+ c<P>#ifdef_ARM_</P>, A- M) |% p3 M8 U
<P>_asm</P>4 v, s6 G; V  Z6 c
<P>{</P>1 m; W$ U. @6 `! S5 H7 Q( l
<P>MOV R0,string1</P>) T2 y7 N, c# v- Z
<P>MOV R1,string2</P>0 r' p2 X/ `. c0 `1 G3 a
<P>MOV R2,#0</P>
- a  b. e' B' s( B' M<P>loop:</P>8 w3 t7 x4 I/ U" a  {% Y
<P>LDMIA R0!,[R3-R11]</P>
1 K0 H7 u+ k* Y# [2 @4 _9 `<P>STMIA R1!,[R3-R11]</P>: [6 D# ]& S5 U7 |2 R) ^8 A
<P>ADD R2,R2,#8</P>$ u6 y8 q9 j3 Z: {2 q% t
<P>CMP R2, #400</P>
  |, C; {# ?' N/ Q: Y! [<P>BNE loop</P>
4 x" C- d9 J* T3 d<P>}</P>9 A7 M+ N) N7 t2 b% K0 ^2 a4 _
<P>#endif</P>
4 b3 f1 G" y! F  k: Z# e<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>7 R" L% u" l' H: h
<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>
; F8 @3 J) t' M* {<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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