C語言中級(jí)教程編程效率17

1、C語言中級(jí)培訓(xùn)十一、編程效率關(guān)于程序效率(1) 沒有意識(shí)到程序效率的編碼者，可能會(huì)寫如下的代碼： for(i=0;i1000;i+) GetLocalHostName(hostname);. GetLocalHostName的意思是取得當(dāng)前計(jì)算機(jī)名。實(shí)際上取得一次機(jī)器的名字就可以，而把它放在循環(huán)體中，它就被調(diào)用了1000次，有999次是多余的。 如果沒有意識(shí)到無效率行為的危害，程序中多次出現(xiàn)如此效率低下的行為，那么程序運(yùn)行會(huì)非常慢，有時(shí)會(huì)慢得使用戶難以接受。區(qū)分老手和新手的試金石： 求n! .張嘴就喊簡(jiǎn)單的人肯定是新手。老手首先會(huì)問這n可能會(huì)多大？然后會(huì)提出幾種解決方案，如函數(shù)法、靜態(tài)變量法、

2、迭代法、遞歸法等，并且評(píng)估各自的復(fù)雜度和優(yōu)缺點(diǎn)。最后確定一種方案。僅僅能寫出代碼來的人不是真正的程序員，編程對(duì)程序員的要求是很高的。關(guān)于程序效率（2）程序效率程序效率，是用執(zhí)行的步驟（step）數(shù)（時(shí)間復(fù)雜度）、占內(nèi)存的多少（空間復(fù)雜度）來衡量的。完成某項(xiàng)工作，執(zhí)行的步驟（step）的次數(shù)最少、占用內(nèi)存最小是程序員所追求的。特別是嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，內(nèi)存等資源都是有限的。因此，提高效率的著眼點(diǎn)應(yīng)該是：減少執(zhí)行次數(shù)減少占用空間 如何提高程序效率（1）效率改善的指導(dǎo)原則：在滿足正確性、可靠性、健壯性、可讀性等質(zhì)量因素的前提下，設(shè)法提高程序的效率；如果程序的正確性、可靠性得不到保證，提高效率就失去了根

3、本；如果程序的健壯性得不到保證，提高效率就失去了目標(biāo)；如果程序的可讀性得不到保證，提高效率就失去了方向；如何提高程序效率（2）以提高程序的全局效率為主，提高局部效率為輔；如果只從局部角度出發(fā)，局部效率的改善一般對(duì)全局效率改善作用不大，有時(shí)甚至影響全局效率的改善；應(yīng)該從全局角度出發(fā)，整體考慮，作出統(tǒng)一改善的調(diào)整，有的時(shí)候局部利益為配合整體需要應(yīng)作出犧牲；如何提高程序效率（3）在優(yōu)化程序的效率時(shí)，應(yīng)當(dāng)先找出限制效率的“瓶頸”關(guān)鍵點(diǎn)：非關(guān)鍵點(diǎn)的改善，不會(huì)根本改變效率的現(xiàn)狀；先進(jìn)行一些基準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量和問題收集，尋找提高效率的關(guān)鍵點(diǎn)；有時(shí)一次關(guān)鍵的改動(dòng)還不能解決問題，還需要進(jìn)一步的數(shù)據(jù)測(cè)量和持續(xù)的改進(jìn)，直

4、到符合要求；如何提高程序效率（4）先優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，再優(yōu)化執(zhí)行代碼；因?yàn)镺(n2)的算法寫不出O(nlog2n)的程序，因此寫程序前應(yīng)該考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的選擇和優(yōu)化；如果你已經(jīng)選擇了正確的算法，那么到了寫程序時(shí)，才有可能去關(guān)心執(zhí)行代碼的優(yōu)化問題；如何提高程序效率（5）時(shí)間效率和空間效率可能對(duì)立，此時(shí)應(yīng)當(dāng)分析、權(quán)衡哪個(gè)更重要，作出適當(dāng)?shù)恼壑?；一般來講，在空間允許的時(shí)候，我們會(huì)花費(fèi)空間換取時(shí)間效率的大幅提升；在時(shí)間效率和空間對(duì)立的時(shí)候，我們應(yīng)根據(jù)需要，在兩者之間作出適當(dāng)折中；如何提高程序效率（6）時(shí)間效率改善的措施減少內(nèi)存分配的次數(shù)一次能夠申請(qǐng)的內(nèi)存，就不要多次申請(qǐng)；函數(shù)中的存儲(chǔ)會(huì)被多次訪問

5、 ，“相對(duì)不變量”的變量請(qǐng)定義成為static。如：GetLocalHostName(char*name)charfuncName=GetLocalHostName; sys_log(%sbegin.,funcName);.sys_log(%send.,funcName);如果這是一個(gè)經(jīng)常調(diào)用的函數(shù)，每次調(diào)用時(shí)都要對(duì)funcName分配內(nèi)存，這個(gè)開銷很大。把這個(gè)變量聲明成static，當(dāng)函數(shù)再次被調(diào)用時(shí)，就會(huì)省去了分配內(nèi)存的開銷，執(zhí)行效率很好。 如何提高程序效率（7）時(shí)間效率改善的措施提高循環(huán)體效率減少循環(huán)次數(shù)減少循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行語句的數(shù)量例子參見1.1 關(guān)于程序效率序中的例子如何提高程序效率（8

6、）在多重循環(huán)中，如果有可能，應(yīng)當(dāng)將長的循環(huán)放在最內(nèi)層，短的循環(huán)放在最外層，以減少CPU 跨切循環(huán)層的次數(shù)。下例a和b的功能一樣，但效率不同： 例a: for (i=0; i5;i+) /5次切換 for (j=0; j100; j+) Dothing(); 例b: for (j=0; j100;j+) /100次切換 for (i=0; i)使用很方便，但實(shí)際運(yùn)行往往需要進(jìn)行地址計(jì)算；不必要的地址計(jì)算會(huì)導(dǎo)致性能下降；盡可能減少-的多級(jí)嵌套。如何提高程序效率（10）提高數(shù)學(xué)表達(dá)式的效率a*b + a*c = a*(b+c); 減少一次乘法，但不改變表達(dá)式的意義。b/a + c/a = (1/a)

7、*(b+c); 把兩次除法變成一次除法和一次乘法，在幾乎所有的平臺(tái)上，除法都比乘法慢。(a | b ) & c ) = c & ( a | b ); 當(dāng)c為假時(shí)，前一個(gè)表達(dá)式要計(jì)算( a | b )，后個(gè)表達(dá)式則不計(jì)算。如何提高程序效率（11）空間效率改善的考慮合理定義結(jié)構(gòu)體成員順序：按照類型從小到大，相同類型連續(xù)存放。如： AA_t和BB_t所占用的空間是不同的：typedef struct short a; int b; short c; AA_t;typedef struct short a; short c; int b;BB_t;如何提高程序效率（12）冗余數(shù)據(jù)壓縮，可以減少對(duì)內(nèi)存的

8、占用 如有些矩陣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。有些矩陣中的非零元素很少，可以考慮通過只存儲(chǔ)非零數(shù)據(jù)來減少對(duì)存儲(chǔ)空間的占用。動(dòng)態(tài)內(nèi)存使用的方式，可以提高內(nèi)存的利用率。 追求空間的效率和追求時(shí)間的效率，往往是矛盾的，需要全面權(quán)衡，不可偏廢。如何提高程序效率（13）減少代碼的行數(shù)可以減少ROM的占用 對(duì)于嵌入系統(tǒng)而言，ROM資源是很寶貴的。減少代碼行數(shù)是減少ROM占用量的有效途徑；減少代碼行的方法：消除冗余代碼，可以有效減少代碼行數(shù)通過函數(shù)指針和函數(shù)表，可以減少程序代碼規(guī)模實(shí)例（1）效率改善的例 A：請(qǐng)看下面的代碼： for( int i = 0; i back-surf-bitsi= value; 如下修改是否更好

9、 將3層指針變?yōu)閿?shù)組名： unsigned char *b_s_b =context-back-surf-bits; for( int i = 0; i back-surf-bits; for(;b_s_b numPixels; b_s_b+) *b_s_b = value; 實(shí)例（2）效率改善的例B 有一組函數(shù):functionA, functionB, functionZ,它們分別是對(duì)26種不同狀態(tài)(A,B,Z)的處理。它們的函數(shù)形式如下： int functionA(int event); int functionB(int event); . int functionZ(int eve

10、nt);下面代碼對(duì)，但效率不高，是新手的代碼。 switch (status) case A: functionA(event)；break; case B: functionB(event)；break; case Z: functionZ(event)；break; 實(shí)例（3）缺陷是：生成目標(biāo)代碼體積大，且可維護(hù)性弱。可以這樣來解決: typdef int (*pFunc)(int event); / pFunc 是 int (*)(int event)的別名 typedef enum A =0,B, ,Z Status_t; pFunc functionlistZ+1 = functionA, functionB, ,functionZ ; /指向函數(shù)名串的指針數(shù)組 Status_t status; /然后 status被賦值 functionliststatus(event);這么做是不是更好？這是老手的代碼。第二部分 問題與習(xí)題問題表（1）Q1:請(qǐng)問(i)比 (ii)哪個(gè)效率高？(i) if (condition) for ( i=0; i N; i +) DoSomething(); else for ( i=0; i N; i +) DoOtherthing()