[分享]C高效编程就几招

sxqiang

<>      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>
7 V' ^, T+ G% W  I6 A! g<>第1招：以空间换时间</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>
3 R( s- _. p% _  g/ _4 s<>例如：字符串的赋值。</P>
, N- J. r: T+ r. {4 q% [+ I' g, O<>方法A，通常的办法：</P>
  ]  \" v' s; ~3 G<>#define LEN 32</P>
<>char string1 [LEN];</P>
<>memset (string1,0,LEN);</P>
! A0 R; @3 f3 [9 m1 m* N<>strcpy (string1,"This is an example!!"</P>
8 ]( z8 g( V$ j! L<>方法B:</P>
9 y9 o+ q( B6 U/ D<><BR>const char string2[LEN]="This is an example!"</P>
' V2 w* s4 x+ s0 W<>char*cp;</P>
<>cp=string2;</P>
<>(使用的时候可以直接用指针来操作。)</P>
3 ~1 J) H6 Y. R1 z& t" T$ G- F<><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>
<>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>
<>该招数的边招--使用宏函数而不是函数。举例如下：</P>
/ y( [3 Z8 n, o  |<>方法C:</P>
<><BR>#define bwMCDR2_ADDRESS 4</P>
<>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>
<>int BIT_MASK (int_bf)</P>
<>{</P>
! n6 `* ?1 }, Q) h1 ~<>return ((IU&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt;(bs##_bf);</P>
. n4 V' G  F$ g  ?% }5 S+ j* {$ G<>}</P>
<>void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)</P>
+ ?! b0 h7 i' y2 [<>{</P>
<>_dst=((_dst) &amp; ~ (BIT_MASK(_bf)))I\ (((_val)&lt;&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf)))</P>
<>}</P>
% q+ H0 Z) H1 A* g2 H<>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>
<>方法D:</P>
, ?. p) e. h4 L1 z; L; A+ J( j<P>#define bwMCDR2_ADDRESS 4 </P>
<P>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>
<P>#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK (MCDR2_ADDRESS)</P>
<P>#define BIT_MASK(_bf)(((1U&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt; (bs##_bf)</P>
<P>#define SET_BITS(_dst,_bf,_val)\ ((_dst)=((_dst)&amp;~(BIT_MASK(_bf)))I (((_val)&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf))))</P>
<P>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>
# `! J5 ~* }7 X  |3 u3 g* j6 w4 Y<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>
<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>
<P>第2招：数学方法解决问题</P>
- A: B0 @% _- }3 c<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>
5 O( @* m, c( J' j<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>
, P% `! B2 N; H" ^3 E<P>举例如下，求1~100的和。</P>
" C. @3 A  e  L- i<P>方法E</P>
<P>int I,j;</P>
<P>for (I=1; I&lt;=100; I++){</P>
<P>j+=I;</P>
<P>}</P>
<P>方法F</P>
& q; H2 L4 `) L: }" H) S3 a& S<P><BR>int I;</P>
<P>I=(100*(1+100))/2</P>
' N7 ^2 u* k. Z# K<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>
<P>第3招：使用位操作</P>
+ z" D1 z1 E7 D' k<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>
( }3 G+ R6 {) ^* q2 O$ T<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>
: P1 K* c3 B- X- G8 X8 N2 u/ W<P>方法G</P>
<P><BR>int I,J;</P>
<P>I=257/8;</P>
<P>J=456%32;</P>
6 v0 I/ r) E, S# v" b7 R<P>方法H</P>
<P>int I,J;</P>
<P>I=257&gt;&gt;3;</P>
<P>J=456-(456&gt;&gt;4&lt;&lt;4);</P>
* }" q) }) D6 k0 l) I<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>
% b7 F) S* V4 D& v<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>
7 D0 f) |5 L9 m<P>第4招：汇编嵌入</P>
<P>高效C语言编程的必杀技，第四招--嵌入汇编。</P>
<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>
<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>
<P>方法I</P>
3 y3 l6 U) G* U7 G1 K" W<P>int I;</P>
<P>for (I=0; I&lt;1024; I++)</P>
<P>*(string2+I)=*(string1+I)</P>
1 ?, M+ y4 B' [0 h2 y9 P<P>方法J</P>
<P>#int I;</P>
1 r/ N9 q' E) M<P>for(I=0; I&lt;1024; I++)</P>
<P>*(string2+I)=*(string1+I);</P>
<P>#else</P>
- z- x* U/ x5 m<P>#ifdef_ARM_</P>
+ |1 m# ]' c4 x  S7 O4 N' c<P>_asm</P>
0 ~& F( Z# l" p- Z( _1 m<P>{</P>
4 [& ]  h" B8 x: c4 F- Q<P>MOV R0,string1</P>
<P>MOV R1,string2</P>
<P>MOV R2,#0</P>
) u% Q' ^. c( J<P>loop:</P>
<P>LDMIA R0!,[R3-R11]</P>
8 @( i  r4 @0 n8 M<P>STMIA R1!,[R3-R11]</P>
) j3 Q$ w# E3 H& f+ m1 N<P>ADD R2,R2,#8</P>
<P>CMP R2, #400</P>
$ s3 e. E$ k6 Z5 j; y<P>BNE loop</P>
  c' S$ ^# C% c# w7 O: z- y- E( K, J<P>}</P>
<P>#endif</P>
% A: L% Q& @9 g<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>
<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>
0 B5 R- u" R: D( x<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>

lipu_2003

<>呵呵，我先借来试试</P>[em04]

zxc6604

谢谢，

yirongshu

顶

stormslowly

收藏!~

z.l.zhang

<p>顶</p><p></p>

apf_8737

<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>

apf_8737

<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>

apf_8737

更像是写一篇作文，尽量的 是自记得思路严谨完美

youwubing

顶！<br/><br/>