引言:
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。
第1招:以空间换时间
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。
例如:字符串的赋值。
方法A,通常的办法:
代码如下:
#define LEN 32
char string1 [LEN]
memset (string1,0,LEN)
strcpy (string1,“This is a example!!”)
方法B:
代码如下:
const char string2[LEN] =“This is a example!”
char * cp
cp = string2
(使用的时候可以直接用指针来 *** 作。)
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 *** 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。
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。
该招数的变招——使用宏函数而不是函数。举例如下:
方法C:
代码如下:
#define bwMCDR2_ADDRESS 4
#define bsMCDR2_ADDRESS 17
int BIT_MASK(int __bf)
{
return ((1U <<(bw ## __bf)) - 1) <<(bs ## __bf)
}
void SET_BITS(int __dst, int __bf, int __val)
{
__dst = ((__dst) &~(BIT_MASK(__bf))) | /
(((__val) <<(bs ## __bf)) &(BIT_MASK(__bf))))
}
SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS, RegisterNumber)
方法D:
代码如下:
#define bwMCDR2_ADDRESS 4
#define bsMCDR2_ADDRESS 17
#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK(MCDR2_ADDRESS)
#define BIT_MASK(__bf) (((1U <<(bw ## __bf)) - 1) <<(bs ## __bf))
#define SET_BITS(__dst, __bf, __val) /
((__dst) = ((__dst) &~(BIT_MASK(__bf))) | /
(((__val) <<(bs ## __bf)) &(BIT_MASK(__bf))))
SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS, RegisterNumber)
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d栈 *** 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。
D方法是我看到的最好的置位 *** 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 *** 作功能。C方法是其变体,其中滋味还需大家仔细体会。
第2招:数学方法解决问题
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。
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。
举例如下,求 1~100的和。
方法E
代码如下:
int I , j
for (I = 1 I<=100I ++){
j += I
}
方法F
代码如下:
int I
I = (100 * (1+100)) / 2
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 N×(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 次乘法,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。
第3招:使用位 *** 作
实现高效的C语言编写的第三招——使用位 *** 作,减少除法和取模的运算。
在计算机程序中,数据的位是可以 *** 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 *** 作。一般的位 *** 作是用来控制硬件的,或者做数据变换使用,但是,灵活的位 *** 作可以有效地提高程序运行的效率。举例如下:
方法G
代码如下:
int I,J
I = 257 /8
J = 456 % 32
方法H
int I,J
I = 257 >>3
J = 456 - (456 >>4 <<4)
在字面上好像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。
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。
第4招:汇编嵌入
高效C语言编程的必杀技,第四招——嵌入汇编。
“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 *** 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。
举例如下,将数组一赋值给数组二,要求每一字节都相符。
代码如下:
char string1[1024],string2[1024]
方法I
代码如下:
int I
for (I =0 I<1024I++)
*(string2 + I) = *(string1 + I)
方法J
代码如下:
#ifdef _PC_
int I
for (I =0 I<1024I++)
*(string2 + I) = *(string1 + I)
#else
#ifdef _ARM_
__asm
{
MOV R0,string1
MOV R1,string2
MOV R2,#0
loop:
LDMIA R0!, [R3-R11]
STMIA R1!, [R3-R11]
ADD R2,R2,#8
CMP R2, #400
BNE loop
}
#endif
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 *** 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 *** 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。
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,切记。
初学者看懂c语言可以分三步进行,首先看懂程序的流程,要知道一个程序是如何一步步执行的,然后看懂每个语句的功能,最后进行试数。C语言是一门面向过程的、抽象化的通用程序设计语言,广泛应用于底层开发。C语言能以简易的方式编译、处理低级存储器。
C语言是仅产生少量的机器语言以及不需要任何运行环境支持便能运行的高效率程序设计语言。它既具有高级语言的特点,又具有汇编语言的特点。
当前阶段,在编程领域中,C语言的运用非常之多,它兼顾了高级语言和汇编语言的优点,相较于其它编程语言具有较大优势。计算机系统设计以及应用程序编写是C语言应用的两大领域。同时,C语言的普适较强,在许多计算机 *** 作系统中都能够得到适用,且效率显著。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)