如何最佳化C語言代碼(程式員必讀)

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如何最佳化C語言代碼(程式員必讀)

1、選擇合適的演算法和資料結構
應該熟悉演算法語言,知道各種演算法的優缺點,具體資料請參見相應的參考資料,有
很多電腦書籍上都有介紹。將比較慢的順序尋找法用較快的二分尋找或亂序尋找
法代替,插入排序或冒泡排序法用快速排序、合并排序或根排序代替,都可以大大
提高程式執行的效率。.選擇一種合適的資料結構也很重要,比如你在一堆隨機存
放的數中使用了大量的插入和刪除指令,那使用鏈表要快得多。
數組與指標語句具有十分密碼的關係,一般來說,指標比較靈活簡潔,而數組則比
較直觀,容易理解。對於大部分的編譯器,使用指標比使用數組產生的程式碼更短,
執行效率更高。但是在Keil中則相反,使用數組比使用的指標產生的程式碼更短。。

3、使用盡量小的資料類型
能夠使用字元型(char)定義的變數,就不要使用整型(int)變數來定義;能夠使用
整型變數定義的變數就不要用長整型(long int),能不使用浮點型(float)變數就
不要使用浮點型變數。當然,在定義變數後不要超過變數的作用範圍,如果超過變
量的範圍賦值,C編譯器並不報錯,但程式運行結果卻錯了,而且這樣的錯誤很難
發現。
在ICCAVR中,可以在Options中設定使用printf參數,盡量使用基本型參數(%c、
%d、%x、%X、%u和%s格式說明符),少用長整型參數(%ld、%lu、%lx和%lX格式說明
符),至於浮點型的參數(%f)則盡量不要使用,其它C編譯器也一樣。在其它條件不
變的情況下,使用%f參數,會使產生的程式碼的數量增加很多,執行速度降低。

4、使用自加、自減指令
通常使用自加、自減指令和複合賦值運算式(如a-=1及a+=1等)都能夠產生高品質的
程式碼,編譯器通常都能夠產生inc和dec之類的指令,而使用a=a+1或a=a-1之類
的指令,有很多C編譯器都會產生二到三個位元組的指令。在AVR單片適用的ICCAVR、
GCCAVR、IAR等C編譯器以上幾種書寫方式產生的程式碼是一樣的,也能夠產生高品質
的inc和dec之類的的代碼。

5、減少運算的強度
可以使用運算量小但功能相同的運算式替換原來複雜的的運算式。如下:
(1)、求餘運算。
    a=a%8;
可以改為:
    a=a&7;
說明:位操作只需一個指令周期即可完成,而大部分的C編譯器的“%”運算均是調
用子程式來完成,代碼長、執行速度慢。通常,只要求是求2n方的餘數,均可使用
位操作的方法來代替。

(2)、平方運算
    a=pow(a,2.0);
可以改為:
    a=a*a;
說明:在有內建硬體乘法器的單片機中(如51系列),乘法運算比求平方運算快得多
,因為浮點數的求平方是通過調用子程式來實現的,在內建硬體乘法器的AVR單片
機中,如ATMega163中,乘法運算只需2個刻度就可以完成。既使是在沒有內建
硬體乘法器的AVR單片機中,乘法運算的子程式比平方運算的子程式碼短,執行
速度快。
如果是求3次方,如:
    a=pow(a,3.0);
更改為:
    a=a*a*a;
則效率的改善更明顯。

(3)、用移位實現乘除法運算
    a=a*4;
    b=b/4;
可以改為:
    a=a<<2;
    b=b>>2;
說明:通常如果需要乘以或除以2n,都可以用移位的方法代替。在ICCAVR中,如果
乘以2n,都可以產生左移的代碼,而乘以其它的整數或除以任何數,均調用乘除法
子程式。用移位的方法得到代碼比調用乘除法子程式產生的程式碼效率高。實際上,
只要是乘以或除以一個整數,均可以用移位的方法得到結果,如:
    a=a*9
可以改為:
    a=(a<<3)+a

6、迴圈
(1)、迴圈語
對於一些不需要迴圈變數參加運算的任務可以把它們放到迴圈外面,這裡的任務包
括運算式、函數的調用、指標運算、數組訪問等,應該將沒有必要執行多次的操作
全部集合在一起,放到一個init的初始化程式中進行。

(2)、延時函數:
通常使用的延時函數均採用自加的形式:
    void delay (void)
    {
unsigned int i;
    for (i=0;i<1000;i++)
    ;
    }
將其改為自減延時函數:
    void delay (void)
    {
unsigned int i;
        for (i=1000;i>0;i--)
    ;
    }
兩個函數的延時效果相似,但幾乎所有的C編譯對後一種函數產生的程式碼均比前一
種代碼少1~3個位元組,因為幾乎所有的MCU均有為0轉移的指令,採用後一種方式能
夠產生這類指令。
在使用while迴圈時也一樣,使用自減指令控制迴圈會比使用自加指令控制迴圈生
成的代碼更少1~3個字母。
但是在迴圈中有通過迴圈變數“i”讀寫數組的指令時,使用預減迴圈時有可能使
數組超界,要引起注意。

(3)while迴圈和do…while迴圈
用while迴圈時有以下兩種迴圈形式:
unsigned int i;
    i=0;
    while (i<1000)
    {
        i++;
   //使用者程式
    }
或:
unsigned int i;
    i=1000;
    do
    i--;
    //使用者程式
    while (i>0);
在這兩種迴圈中,使用do…while迴圈編譯後產生的程式碼的長度短於while迴圈。

7、查表
在程式中一般不進行非常複雜的運算,如浮點數的乘除及開方等,以及一些複雜的
數學模型的插補運算,對這些即消耗時間又消費資源的運算,應盡量使用查表的方
式,並且將資料表置於程式儲存區。如果直接產生所需的表比較困難,也盡量在啟
了,減少了程式執行過程中重複計算的工作量。

8、其它
比如使用線上彙編及將字串和一些常量儲存在程式儲存空間中,均有利於最佳化

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