[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>
<>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>
<>例如：字符串的赋值。</P>
- f/ p- a8 ?& m; E' ?3 l/ K<>方法A，通常的办法：</P>
0 {" I# W. L) {+ |+ ]/ D<>#define LEN 32</P>
) a# b5 V/ T% F0 M4 Z: f9 y<>char string1 [LEN];</P>
+ ~0 t( `$ X, |7 m6 ]- _<>memset (string1,0,LEN);</P>
<>strcpy (string1,"This is an example!!"</P>
<>方法B:</P>
<><BR>const char string2[LEN]="This is an example!"</P>
7 c. k& h" }# |: F6 @<>char*cp;</P>
6 B5 i; F( ~& F+ y<>cp=string2;</P>
<>(使用的时候可以直接用指针来操作。)</P>
' h+ t7 k5 o& G  O5 p( ^" l. i<><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>
<>方法C:</P>
<><BR>#define bwMCDR2_ADDRESS 4</P>
<>#define bsMCDR2_ADDRESS 17</P>
<>int BIT_MASK (int_bf)</P>
<>{</P>
<>return ((IU&lt;&lt;(bw##_bf))-1)&lt;&lt;(bs##_bf);</P>
1 O: V! t+ ]! q0 Q: I' G2 K8 T<>}</P>
' H( L! Z% L! ?  u. Y3 n<>void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)</P>
<>{</P>
<>_dst=((_dst) &amp; ~ (BIT_MASK(_bf)))I\ (((_val)&lt;&lt;&lt;(bs##_bf))&amp;(BIT_MASK(_bf)))</P>
: R5 m; p3 M- `  Z! d( E<>}</P>
<>SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);</P>
<>方法D:</P>
4 a6 H, v; V% `# V( w9 q<P>#define bwMCDR2_ADDRESS 4 </P>
6 |) l( C# y. ^8 ~5 E1 U<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>
<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>
<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>
" y5 u8 A, T& @6 ]1 k/ O2 r  a. F; P' [<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>
0 q6 `  |( ^6 p, n$ c; }<P>举例如下，求1~100的和。</P>
<P>方法E</P>
<P>int I,j;</P>
8 B0 E3 O4 S" `+ Z. m3 P  g<P>for (I=1; I&lt;=100; I++){</P>
<P>j+=I;</P>
<P>}</P>
+ G  x# x$ G/ M1 |) w<P>方法F</P>
<P><BR>int I;</P>
, Q/ w+ b' s' H/ W1 d<P>I=(100*(1+100))/2</P>
<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>
7 E) V: P1 o. p5 H<P>第3招：使用位操作</P>
8 I* z7 i4 I& T" o<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>
<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 _- I8 L) q" \/ _* H& H<P>方法G</P>
<P><BR>int I,J;</P>
<P>I=257/8;</P>
<P>J=456%32;</P>
<P>方法H</P>
$ H% }% N& F0 t, K( r# t7 P<P>int I,J;</P>
- e8 B( K" C+ [# e  K# U, V<P>I=257&gt;&gt;3;</P>
<P>J=456-(456&gt;&gt;4&lt;&lt;4);</P>
<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>
<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>
<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>
0 X( A: B2 f( ^; O/ t<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>
6 e; p- E" d9 q( F* U& u$ S; c<P>int I;</P>
' S  n; A' r+ x<P>for (I=0; I&lt;1024; I++)</P>
<P>*(string2+I)=*(string1+I)</P>
<P>方法J</P>
7 T0 X) h5 s4 R, X7 @/ }<P>#int I;</P>
9 D& W7 O" K' d6 s<P>for(I=0; I&lt;1024; I++)</P>
' N# d2 q: h5 I<P>*(string2+I)=*(string1+I);</P>
( l/ t# E. Y4 R) e2 C: X1 |1 g<P>#else</P>
! z- T% F5 e9 T/ S7 C<P>#ifdef_ARM_</P>
<P>_asm</P>
0 x( K# L" g; Q# @<P>{</P>
. B1 U4 ^- f7 ~2 y1 b8 I<P>MOV R0,string1</P>
+ x3 R/ N: s) c" n7 H<P>MOV R1,string2</P>
! q# O% N! S) e' D! \2 N" {6 k<P>MOV R2,#0</P>
<P>loop:</P>
<P>LDMIA R0!,[R3-R11]</P>
<P>STMIA R1!,[R3-R11]</P>
<P>ADD R2,R2,#8</P>
8 r( X9 a- j* A2 v# C+ n- `<P>CMP R2, #400</P>
/ q' Z1 v# D+ f% g: h<P>BNE loop</P>
( W4 E' s# k' P<P>}</P>
<P>#endif</P>
<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>
7 G& ?6 X& b& S% ~0 r; o<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/>