C程序優(yōu)化方案

1、 精選范本 C 代碼優(yōu)化方案 1、選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 選擇一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很重要，如果在一堆隨機存放的數(shù)中使用了大量的插入和刪除指 令，那使用鏈表要快得多。數(shù)組與指針語句具有十分密切的關(guān)系， 一般來說，指針比較靈活 簡潔， 而數(shù)組則比較直觀，容易理解。對于大部分的編譯器，使用指針比使用數(shù)組生成的代 碼更短，執(zhí)行效率更高。 在許多種情況下， 可以用指針運算代替數(shù)組索引， 這樣做常常能產(chǎn)生又快又短的代碼。 與數(shù) 組索引相比，指針一般能使代碼速度更快，占用空間更少。使用多維數(shù)組時差異更明顯。下 面的代碼作用是相同的，但是效率不一樣 ? 數(shù)組索引 指針運算 For(;)p=array A=ar

2、rayt+;for(;) a=*(p+); 指針方法的優(yōu)點是， array 的地址每次裝入地址 p 后，在每次循環(huán)中只需對 p 增量操作。在 數(shù)組索引方法中，每次循環(huán)中都必須根據(jù) t 值求數(shù)組下標(biāo)的復(fù)雜運算。 2、使用盡量小的數(shù)據(jù)類型 能夠使用字符型（char）定義的變量，就不要使用整型（int）變量來定義；能夠使用整型變量定義 的變量就不要用長整型（Io ng int）,能不使用浮點型（float）變量就不要使用浮點型變量。當(dāng)然， 在定義變量后不要超過變量的作用范圍， 如果超過變量的范圍賦值， C 編譯器并不報錯，但 程序運行結(jié)果卻錯了,而且這樣的錯誤很難發(fā)現(xiàn)。 在 ICCAVR 中, 可以

3、在 Options 中設(shè)定使用 printf 參數(shù), 盡量使用基本型參數(shù) （%c、d、x、%X、%u和%s格式說明符），少用長整型參數(shù)（ld、%lu、%lx和%IX格式 說明符），至于浮點型的參數(shù)（%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(shù),會使生成的代碼的數(shù)量增加很多,執(zhí)行速度降低。 3、減少運算的強度 （1）、查表 （游戲程序員必修課 ） 一個聰明的游戲大蝦,基本上不會在自己的主循環(huán)里搞什么運算工作,絕對是先計算好了, 再到循環(huán)里查表。看下面的例子： 舊代碼： long factorial(int i) if (i = 0) return 1; e

4、lse return i * factorial(i - 1); 新代碼： static long factorial_table = 1， 1， 2， 6， 24， 120， 720 /* etc */ ; long factorial（int i） return factorial_tablei; 如果表很大，不好寫，就寫一個 init 函數(shù)，在循環(huán)外臨時生成表格。 （2）、求余運算 a=a%8; 可以改為： a=a 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(diào)用子程 序來完成，代碼長、執(zhí)行速度慢。通常，只要求是求 2n 方的余數(shù)，均可使用位操作的方法

5、來代替。 （3）、平方運算 a=pow（a, 2.0）; 可以改為： a=a*a; 說明：在有內(nèi)置硬件乘法器的單片機中 （如 51系列），乘法運算比求平方運算快得多， 因為浮 點數(shù)的求平方是通過調(diào)用子程序來實現(xiàn)的，在自帶硬件乘法器的 AVR 單片機中，如 ATMega163 中，乘法運算只需 2 個時鐘周期就可以完成。既使是在沒有內(nèi)置硬件乘法器的 AVR 單片機中，乘法運算的子程序比平方運算的子程序代碼短，執(zhí)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。 （4）、用移位實現(xiàn)乘除法運算 a=a*4; b=b/4; 可以改為：

6、 a=a2; 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 可以生成左移的代碼， 而乘以其它的整數(shù)或除以任何數(shù)， 均調(diào)用乘除法子程序。 用移位的方 法得到代碼比調(diào)用乘除法子程序生成的代碼效率高。實際上，只要是乘以或除以一個整數(shù)， 均可以用移位的方法得到結(jié)果，如： a=a*9 可以改為： a=(a3)+a 采用運算量更小的表達式替換原來的表達式，下面是一個經(jīng)典例子 舊代碼 : x = w % 8; y = pow(x ， 2.0); z = y * 33; for (i = 0;i MAX;i+) h = 14 * i; printf(%d ， 新代碼

7、 : x = w y = x * x; z = (y 5) + y; for (i = h = 0; i 0) while (*q (*r = a / *q) *q = (*q + *r) 1 ； *r = a - *q * *q ； 推薦的代碼： / 假設(shè) q != r void isqrt(unsigned long a， unsigned long* q， unsigned long* r) unsigned long qq， rr ； qq = a； if (a 0) while (qq (rr = a / qq) qq = (qq + rr) 1 ； rr = a - qq * qq

8、 ； *q = qq ； *r = rr ； 5、循環(huán)優(yōu)化 （1）、充分分解小的循環(huán) 要充分利用 CPU 的指令緩存，就要充分分解小的循環(huán)。特別是當(dāng)循環(huán)體本身很小的時候， 分解循環(huán)可以提高性能。注意 :很多編譯器并不能自動分解循環(huán)。不好的代碼： / 3D 轉(zhuǎn)化：把矢量 V 和 4x4 矩陣 M 相乘 for (i = 0 ； i 4； i +) ri = 0； for (j = 0 ； j 4； j +) ri += Mji*Vj ； 推薦的代碼： r0 = M00*V0 + M10*V1 + M20*V2 + M30*V3； r1 = M01*V0 + M11*V1 + M21*V2 + M

9、31*V3； r2 = M02*V0 + M12*V1 + M22*V2 + M32*V3； r3 = M03*V0 + M13*V1 + M23*V2 + M33*v3； (2) 、提取公共部分 對于一些不需要循環(huán)變量參加運算的任務(wù)可以把它們放到循環(huán)外面，這里的任務(wù)包括表達 式、函數(shù)的調(diào)用、 指針運算、 數(shù)組訪問等， 應(yīng)該將沒有必要執(zhí)行多次的操作全部集合在一起， 放到一個 init 的初始化程序中進行。 (3) 、延時函數(shù) 通常使用的延時函數(shù)均采用自加的形式： void delay (void) unsigned int i; for (i=0;i0;i-) ; 兩個函數(shù)的延時效果相似，但幾

10、乎所有的 C 編譯對后一種函數(shù)生成的代碼均比前一種代碼 少 13 個字節(jié)，因為幾乎所有的 MCU 均有為 0 轉(zhuǎn)移的指令，采用后一種方式能夠生成這類 指令。在使用 while 循環(huán)時也一樣，使用自減指令控制循環(huán)會比使用自加指令控制循環(huán)生成 的代碼更少13個字母。但是在循環(huán)中有通過循環(huán)變量“i”讀寫數(shù)組的指令時，使用預(yù)減 循環(huán)有可能使數(shù)組超界，要引起注意。 (4) 、while循環(huán)和dowhile循環(huán) 用 while 循環(huán)時有以下兩種循環(huán)形式： unsigned int i; i=0; while (i0）; 在這兩種循環(huán)中，使用dowhile循環(huán)編譯后生成的代碼的長度短于while循環(huán)。 （6

11、）、循環(huán)展開 這是經(jīng)典的速度優(yōu)化，但許多編譯程序（如 gcc -funroll-loops） 能自動完成這個事，所以現(xiàn)在你 自己來優(yōu)化這個顯得效果不明顯。 舊代碼 : for (i = 0; i 100; i+) do_stuff(i); 新代碼 : for (i = 0; i 100; ) do_stuff(i); i+; do_stuff(i); i+; do_stuff(i); i+; do_stuff(i); i+; do_stuff(i); i+; do_stuff(i); i+; do_stuff(i); i+; do_stuff(i); i+; do_stuff(i); i+;

12、do_stuff（i）; i+; 可以看出，新代碼里比較指令由 100次降低為 10 次，循環(huán)時間節(jié)約了 90%。不過注意 :對于 中間變量或結(jié)果被更改的循環(huán)，編譯程序往往拒絕展開，（怕?lián)?zé)任唄 ），這時候就需要你自 己來做展開工作了。 還有一點請注意，在有內(nèi)部指令cache的CPU上（如MMX芯片），因為循環(huán)展開的代碼很大, 往往cache溢出，這時展開的代碼會頻繁地在 CPU的cache和內(nèi)存之間調(diào)來調(diào)去，又因為 cache速度很高，所以此時循環(huán)展開反而會變慢。還有就是循環(huán)展開會影響矢量運算優(yōu)化。 （6）、循環(huán)嵌套 把相關(guān)循環(huán)放到一個循環(huán)里，也會加快速度。 舊代碼 : for (i = 0

13、; i MAX; i+) for (j = 0; j MAX; j+) aij = 0.0; for (i = 0; i MAX; i+) aii = 1.0; 新代碼 : for (i = 0; i MAX; i+) /* initialize 2d array to 0s */ /* put 1s along the diagonal */ /* initialize 2d array to 0s */ for (j = 0; j MAX; j+) aij = 0.0; aii = 1.0; /* put 1s along the diagonal */ (7)、Switch語句中根據(jù)發(fā)生

14、頻率來進行case排序 Switch可能轉(zhuǎn)化成多種不同算法的代碼。其中最常見的是跳轉(zhuǎn)表和比較鏈/樹。當(dāng)switch用 比較鏈的方式轉(zhuǎn)化時，編譯器會產(chǎn)生 if-else-if 的嵌套代碼，并按照順序進行比較，匹配時就 跳轉(zhuǎn)到滿足條件的語句執(zhí)行。所以可以對case的值依照發(fā)生的可能性進行排序，把最有可 能的放在第一位，這樣可以提高性能。此外，在case中推薦使用小的連續(xù)的整數(shù)，因為在 這種情況下，所有的編譯器都可以把 switch 轉(zhuǎn)化成跳轉(zhuǎn)表。 不好的代碼： int days_in_month ， short_months， normal_months ， long_months； 。 swit

15、ch (days_in_month) case 28: case 29: short_months + ； break； case 30: normal_months + ； break； case 31: long_months + ； break； default: cout month has fewer than 28 or more than 31 days endl ； break； 推薦的代碼： int days_in_month ， short_months， normal_months ， long_months； 。 switch (days_in_month) case

16、31: long_months + ； break； case 30: normal_months + ； break； case 28: case 29: short_months + ； break； default: cout month has fewer than 28 or more than 31 days type) case FREQUENT_MSG1: handleFrequentMsg(); break; case FREQUENT_MSG2: handleFrequentMsg2(); break; 。 case FREQUENT_MSGn: handleFrequen

17、tMsgn(); break; default:/ 嵌套部分用來處理不經(jīng)常發(fā)生的消息 switch (pMsg-type) case INFREQUENT_MSG1: handleInfrequentMsg1(); break; case INFREQUENT_MSG2: handleInfrequentMsg2(); break; 。 case INFREQUENT_MSGm: handleInfrequentMsgm(); break; 如果 switch 中每一種情況下都有很多的工作要做， 那么把整個 switch 語句用一個指向函數(shù)指 針的表來替換會更加有效，比如下面的 switch

18、語句，有三種情況： enum MsgTypeMsg1， Msg2， Msg3 switch (ReceiveMessage() case Msg1; case Msg2; 。 case Msg3; 。 為了提高執(zhí)行速度，用下面這段代碼來替換這個上面的switch 語句。 /* 準(zhǔn)備工作 */ int handleMsg1(void); int handleMsg2(void); int handleMsg3(void); /* 創(chuàng)建一個函數(shù)指針數(shù)組 */ int (*MsgFunction )()=handleMsg1 ， handleMsg2， handleMsg3; /* 用下面這行更有效

19、的代碼來替換 switch 語句 */ status=MsgFunctionReceiveMessage()(); (9) 、循環(huán)轉(zhuǎn)置 有些機器對JNZ(為0轉(zhuǎn)移)有特別的指令處理，速度非常快，如果你的循環(huán)對方向不敏感, 可以由大向小循環(huán)。 舊代碼 : for (i = 1; i = MAX; i+) 新代碼 : i = MAX+1; while (-i) 不過千萬注意，如果指針操作使用了 i 值，這種方法可能引起指針越界的嚴(yán)重錯誤 (i = MAX+1;) 。當(dāng)然你可以通過對 i 做加減運算來糾正，但是這樣就起不到加速的作用，除非類 似于以下情況： 舊代碼 : char aMAX+5; fo

20、r (i = 1; i = MAX; i+) *(a+i+4)=0; 新代碼 : i = MAX+1; while (-i) *(a+i+4)=0; (10) 、公用代碼塊 一些公用處理模塊， 為了滿足各種不同的調(diào)用需要， 往往在內(nèi)部采用了大量的 if-then-else 結(jié) 構(gòu)，這樣很不好，判斷語句如果太復(fù)雜， 會消耗大量的時間的，應(yīng)該盡量減少公用代碼塊的 使用。 (任何情況下， 空間優(yōu)化和時間優(yōu)化都是對立的-東樓)。當(dāng)然， 如果僅僅是一個 (3=x) 之類的簡單判斷，適當(dāng)使用一下，也還是允許的。記住，優(yōu)化永遠(yuǎn)是追求一種平衡，而不是 走極端。 (11) 提升循環(huán)的性能 要提升循環(huán)的性能，減少

21、多余的常量計算非常有用(比如，不隨循環(huán)變化的計算) 。 不好的代碼 (在 for() 中包含不變的 if() ： for( i 。 ) if( CONSTANT0 ) DoWork0( i ) ； / 假設(shè)這里不改變 CONSTANT0 的值 else DoWork1( i ) ； / 假設(shè)這里不改變 CONSTANT0 的值 推薦的代碼： if( CONSTANT0 ) for( i 。 ) DoWork0( i ) ； else for( i 。 ) DoWork1( i ) ； 如果已經(jīng)知道if()的值，這樣可以避免重復(fù)計算。雖然不好的代碼中的分支可以簡單地預(yù)測， 但是由于推薦的代碼在進

22、入循環(huán)前分支已經(jīng)確定，就可以減少對分支預(yù)測的依賴。 (12) 、選擇好的無限循環(huán) 在編程中，我們常常需要用到無限循環(huán)，常用的兩種方法是 while (1) 和 for (；)。這兩種 方法效果完全一樣，但那一種更好呢？然我們看看它們編譯后的代碼： 編譯前： while (1)； 編譯后： mov eax， 1 test eax， eax je foo+23h jmp foo+18h 編譯前： for （ ；）； 編譯后： jmp foo+23h 顯然， for （；）指令少，不占用寄存器，而且沒有判斷、跳轉(zhuǎn)，比while （1）好。 6、提高 CPU 的并行性 （1）使用并行代碼 盡可能把長的

23、有依賴的代碼鏈分解成幾個可以在流水線執(zhí)行單元中并行執(zhí)行的沒有依賴的 代碼鏈。很多高級語言，包括 C+ ，并不對產(chǎn)生的浮點表達式重新排序，因為那是一個相 當(dāng)復(fù)雜的過程。 需要注意的是， 重排序的代碼和原來的代碼在代碼上一致并不等價于計算結(jié) 果一致，因為浮點操作缺乏精確度。 在一些情況下，這些優(yōu)化可能導(dǎo)致意料之外的結(jié)果。幸 運的是，在大部分情況下，最后結(jié)果可能只有最不重要的位（即最低位）是錯誤的。 不好的代碼： double a100， sum； int i ； sum = 0.0f ； for （i=0 ； i100； i+） sum += ai ； 推薦的代碼： double a100， su

24、m1， sum2， sum3， sum4， sum； int i ； sum1 = sum2 = sum3 = sum4 = 0.0 ； for （i = 0 ； i 100 ； i += 4） sum1 += ai ； sum2 += ai+1 ； sum3 += ai+2 ； sum4 += ai+3 ； sum = （sum4+sum3）+（sum1+sum2） ； 要注意的是： 使用 4路分解是因為這樣使用了 4 段流水線浮點加法， 浮點加法的每一個段占 用一個時鐘周期，保證了最大的資源利用率。 （2）避免沒有必要的讀寫依賴 當(dāng)數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存時存在讀寫依賴，即數(shù)據(jù)必須在正確寫入后才能再

25、次讀取。雖然 AMD Athlon 等 CPU 有加速讀寫依賴延遲的硬件，允許在要保存的數(shù)據(jù)被寫入內(nèi)存前讀取出來， 但是， 如果避免了讀寫依賴并把數(shù)據(jù)保存在內(nèi)部寄存器中，速度會更快。 在一段很長的又互 相依賴的代碼鏈中， 避免讀寫依賴顯得尤其重要。 如果讀寫依賴發(fā)生在操作數(shù)組時， 許多編 譯器不能自動優(yōu)化代碼以避免讀寫依賴。所以推薦程序員手動去消除讀寫依賴，舉例來說， 引進一個可以保存在寄存器中的臨時變量。 這樣可以有很大的性能提升。 下面一段代碼是一 個例子： 不好的代碼： float xVECLEN ， yVECLEN ， zVECLEN ； 。 for (unsigned int k =

26、 1 ； k VECLEN ； k +) xk = xk-1 + yk ； for (k = 1 ； k VECLEN ； k+) xk = zk * (yk - xk-1) ； 推薦的代碼： float xVECLEN ， yVECLEN ， zVECLEN ； 。 float t(x0) ； for (unsigned int k = 1 ； k VECLEN ； k +) t = t + yk ； xk = t ； t = x0 ； for (k = 1； k b-c4-aardvark + a-b-c4-baboon + a-b-c4-cheetah + a-b-c4-dog; 新代碼

27、 : struct animals * temp = a-b-c4; total = temp-aardvark + temp-baboon + temp-cheetah + temp-dog; 一些老的 C 語言編譯器不做聚合優(yōu)化， 而符合 ANSI 規(guī)范的新的編譯器可以自動完成這個優(yōu) 化，看例子 : float a， b， c， d， f， g; 。 a = b / c * d; f = b * g / c; 這種寫法當(dāng)然要得，但是沒有優(yōu)化 float a， b， c， d， f， g; 。 a = b / c * d; f = b / c * g; 如果這么寫的話，一個符合 ANSI 規(guī)

28、范的新的編譯器可以只計算 b/c 一次，然后將結(jié)果代入 第二個式子，節(jié)約了一次除法運算。 8、函數(shù)優(yōu)化 （1）Inline 函數(shù) 在 C+ 中，關(guān)鍵字 Inline 可以被加入到任何函數(shù)的聲明中。 這個關(guān)鍵字請求編譯器用函數(shù)內(nèi) 部的代碼替換所有對于指出的函數(shù)的調(diào)用。 這樣做在兩個方面快于函數(shù)調(diào)用：第一， 省去了 調(diào)用指令需要的執(zhí)行時間； 第二， 省去了傳遞變元和傳遞過程需要的時間。但是使用這種方 法在優(yōu)化程序速度的同時， 程序長度變大了， 因此需要更多的 ROM 。使用這種優(yōu)化在 Inline 函數(shù)頻繁調(diào)用并且只包含幾行代碼的時候是最有效的。 （2）不定義不使用的返回值 函數(shù)定義并不知道函數(shù)返

29、回值是否被使用，假如返回值從來不會被用到，應(yīng)該使用 void 來 明確聲明函數(shù)不返回任何值。 （3）減少函數(shù)調(diào)用參數(shù) 使用全局變量比函數(shù)傳遞參數(shù)更加有效率。 這樣做去除了函數(shù)調(diào)用參數(shù)入棧和函數(shù)完成 后參數(shù)出棧所需要的時間。 然而決定使用全局變量會影響程序的模塊化和重入， 故要慎重使 用。 （4）所有函數(shù)都應(yīng)該有原型定義 一般來說， 所有函數(shù)都應(yīng)該有原型定義。 原型定義可以傳達給編譯器更多的可能用于優(yōu)化的 信息。 （ 5）盡可能使用常量 （const） 盡可能使用常量 （const）。 C+ 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如果一個 const 聲明的對象的地址不被獲取，允許 編譯器不對它分配儲存空間。這樣可以使代碼

30、更有效率，而且可以生成更好的代碼。 （6）把本地函數(shù)聲明為靜態(tài)的 （static） 如果一個函數(shù)只在實現(xiàn)它的文件中被使用，把它聲明為靜態(tài)的（static ）以強制使用內(nèi)部連接。 否則，默認(rèn)的情況下會把函數(shù)定義為外部連接。 這樣可能會影響某些編譯器的優(yōu)化比如， 自動內(nèi)聯(lián)。 9、采用遞歸 與 LISP 之類的語言不同， C 語言一開始就病態(tài)地喜歡用重復(fù)代碼循環(huán)，許多C 程序員都是 除非算法要求，堅決不用遞歸。事實上， C 編譯器們對優(yōu)化遞歸調(diào)用一點都不反感，相反， 它們還很喜歡干這件事。 只有在遞歸函數(shù)需要傳遞大量參數(shù)， 可能造成瓶頸的時候， 才應(yīng)該 使用循環(huán)代碼，其他時候，還是用遞歸好些。 10

31、、變量 （1） register 變量 在聲明局部變量的時候可以使用 register 關(guān)鍵字。這就使得編譯器把變量放入一個多用途的 寄存器中， 而不是在堆棧中，合理使用這種方法可以提高執(zhí)行速度。函數(shù)調(diào)用越是頻繁，越 是可能提高代碼的速度。 在最內(nèi)層循環(huán)避免使用全局變量和靜態(tài)變量，除非你能確定它在循環(huán)周期中不會動態(tài)變化， 大多數(shù)編譯器優(yōu)化變量都只有一個辦法， 就是將他們置成寄存器變量， 而對于動態(tài)變量， 它 們干脆放棄對整個表達式的優(yōu)化。 盡量避免把一個變量地址傳遞給另一個函數(shù)， 雖然這個還 很常用。 C 語言的編譯器們總是先假定每一個函數(shù)的變量都是內(nèi)部變量，這是由它的機制決 定的，在這種情況

32、下， 它們的優(yōu)化完成得最好。 但是， 一旦一個變量有可能被別的函數(shù)改變， 這幫兄弟就再也不敢把變量放到寄存器里了，嚴(yán)重影響速度?？蠢樱?a = b（）; c（ 因為 d 的地址被 c 函數(shù)使用， 有可能被改變， 編譯器不敢把它長時間的放在寄存器里， 一旦 運行到 c（ 或；f;為后綴(比如：2.718f)的浮點常量才是 float型，否則默認(rèn)是 double 型。為了避免float型參數(shù)自動轉(zhuǎn)化為double，請在函數(shù)聲明時使用float。 使用 32 位的數(shù)據(jù)類型 編譯器有很多種，但它們都包含的典型的 32 位類型是： int， signed， signed int， unsigned，

33、unsigned int，long，signed long, long int， signed long int，unsigned long, unsigned long int。盡 量使用 32位的數(shù)據(jù)類型，因為它們比 16位的數(shù)據(jù)甚至 8位的數(shù)據(jù)更有效率。 明智使用有符號整型變量 在很多情況下， 你需要考慮整型變量是有符號還是無符號類型的。 在許多地方， 考慮是否使 用有符號的變量是必要的。在一些情況下，有符號的運算比較快；但在一些情況下卻相反。 比如：整型到浮點轉(zhuǎn)化時，使用大于16位的有符號整型比較快。因為 X86構(gòu)架中提供了從 有符號整型轉(zhuǎn)化到浮點型的指令， 但沒有提供從無符號整型轉(zhuǎn)化

34、到浮點的指令。 在整數(shù)運算 中計算商和余數(shù)時，使用無符號類型比較快。 Instruction flow optimization 指令流優(yōu)化 第三層優(yōu)化的目標(biāo)是低級指令流。比較常見的技術(shù)是循環(huán)合并(loop merging)，循環(huán)展開 (unrolling),軟件流水(software pipelining)。 循環(huán)合并 如果兩個循環(huán)計數(shù)差不多、 循環(huán)執(zhí)行互不相同的操作， 可以把它們合并在一起組成一個循環(huán)。 當(dāng)兩個循環(huán)的負(fù)荷都不滿時，這是非常有用的。 循環(huán)展開 循環(huán)展開就是把循環(huán)計數(shù)小的循環(huán)展開， 成為非循環(huán)形式的串行程序， 或者把循環(huán)計數(shù)大的 循環(huán)部分展開， 減少循環(huán)迭代次數(shù)， 這樣可以節(jié)省

35、了用于循環(huán)設(shè)置、初始化、增加和校對循 環(huán)計數(shù)器的時間。大多數(shù)編譯器可以自動完成這項工作，手工編譯會出現(xiàn)錯例如： for( int i = 0 ； i 3 ；i+ ) arrayi = i ； 邏輯上等同于： array0 = 0； array1 = 1, array2 = 2； 軟件流水 軟件流水是用來安排循環(huán)指令，使這個循環(huán)多次迭代并行執(zhí)行的一種技術(shù)。在嵌套循環(huán)中, 編譯器僅對最里面的循環(huán)執(zhí)行軟件流水，因此對執(zhí)行周期很少的內(nèi)循環(huán)作循環(huán)展開，外循環(huán) 進行軟件流水，這樣可以改進C代碼并行執(zhí)行的性能。使用軟件流水還應(yīng)當(dāng)注意：盡管軟 件流水循環(huán)可以包含內(nèi)聯(lián)函數(shù)，但是不能包含函數(shù)調(diào)用；在循環(huán)中不可以有

36、條件終止指令； 在循環(huán)體中不可以修改循環(huán)控制變量。 3、總結(jié)語 現(xiàn)代的C和C+編譯器都提供了一定程度上的代碼優(yōu)化。然而，大部分由編譯器執(zhí)行的優(yōu) 化僅涉及執(zhí)行速度和代碼大小的一個平衡。你的程序能夠變得更快或者更小，但是不可能又 變快又變小。上面介紹的方法主要是為了提高代碼的效率。但是事實上，在使用這些技術(shù)提 高代碼運行速度的同時會相應(yīng)的產(chǎn)生一些負(fù)面的影響，比如增加代碼的大小、降低程序可讀 性等。不過你可以讓C/C+編譯器來進行減少代碼大小的優(yōu)化，而手動利用編程來減少代 碼的執(zhí)行時間。在嵌入式程序設(shè)計中合理地使用這幾種技術(shù)有時會達到很好的優(yōu)化效果。 C語言高效編程的四大絕招 編寫高效簡潔的C語言代

37、碼，是許多軟件工程師追求的目標(biāo)。本文就是針對編程工作中的一些體會和經(jīng)驗 做相關(guān)的闡述。 第一招：以空間換時間 計算機程序中最大的矛盾是空間和時間的矛盾，那么，從這個角度岀發(fā)逆向思維來考慮程序的效率問 題，我們就有了解決問題的第1招-以空間換時間。比如說字符串的賦值： 方法A :通常的辦法 #define LEN 32 char stringl LEN; memset (stringl, 0,L EN); strcpy (string1,This is a example!; 方法B： const char string2LEN =This is a example!; char * cp; c

38、p = string2 ; 使用的時候可以直接用指針來操作。 從上面的例子可以看出， A和B的效率是不能比的。在同樣的存儲空間下，B直接使用指針就可以操 作了，而A需要調(diào)用兩個字符函數(shù)才能完成。B的缺點在于靈活性沒有 A好。在需要頻繁更改一個字符串 內(nèi)容的時候，A具有更好的靈活性；如果采用方法B,則需要預(yù)存許多字符串，雖然占用了大量的內(nèi)存， 但是獲得了程序執(zhí)行的高效率。 如果系統(tǒng)的實時性要求很高，內(nèi)存還有一些，那我推薦你使用該招數(shù)。該招數(shù)的變招-使用宏函數(shù)而不 是函數(shù)。舉例如下： 方法C : #define bwMCDR2_ADDRESS 4 #define bsMCDR2_ADDRESS 1

39、7 int BIT_MASK(int _bf) return (1U (bw # _bf) - 1) (bs # _bf); void SET_BITS(int _dst, int _bf, int _val) _dst = (_dst) 方法D : #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(_ds

40、t, _bf, _val) (_dst) = (_dst) 函數(shù)和宏函數(shù)的區(qū)別就在于，宏函數(shù)占用了大量的空間，而函數(shù)占用了時間。大家要知道的是，函數(shù) 調(diào)用是要使用系統(tǒng)的棧來保存數(shù)據(jù)的，如果編譯器里有棧檢查選項，一般在函數(shù)的頭會嵌入一些匯編語句 對當(dāng)前棧進行檢查；同時，CPU也要在函數(shù)調(diào)用時保存和恢復(fù)當(dāng)前的現(xiàn)場，進行壓棧和彈棧操作，所以, 函數(shù)調(diào)用需要一些CPU時間。 而宏函數(shù)不存在這個問題。宏函數(shù)僅僅作為預(yù)先寫好的代碼嵌入到當(dāng)前程序，不會產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用，所 以僅僅是占用了空間，在頻繁調(diào)用同一個宏函數(shù)的時候，該現(xiàn)象尤其突岀。 D方法是我看到的最好的置位操作函數(shù)，是ARM公司源碼的一部分，在短短的三行內(nèi)實現(xiàn)了很多功 能，幾乎涵蓋了所有的位操作功能。C方法是其變體，其中滋味還需大家仔細(xì)體會。