日志
如何写出高效优美的C语言代码
|
| 如何写出高效优美的C语言代码 程序能跑起来并不见得你的代码就是很好的c代码了，衡量代码的好坏应该从以下几个方面来看 1，代码稳定，没有隐患。 2，执行效率高。 3，可读性高。 4，便于移植。 下面发一些我在网上看到的技巧和自己的一些经验来和大家分享； 1、如果可以的话少用库函数，便于不同的mcu和编译器间的移植 2、选择合适的算法和数据结构 应该熟悉算法语言，知道各种算法的优缺点，具体资料请参见相应的参考资料，有 很多计算机书籍上都有介绍。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找 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 提高程序执行的效率。.选择一种合适的数据结构也很重要，比如你在一堆随机存 放的数中使用了大量的插入和删除指令，那使用链表要快得多。 数组与指针语句具有十分密码的关系，一般来说，指针比较灵活简洁，而数组则比 较直观，容易理解。对于大部分的编译器，使用指针比使用数组生成的代码更短， 执行效率更高。但是在Keil中则相反，使用数组比使用的指针生成的代码更短。。 3、使用尽量小的数据类型 能够使用字符型(char)定义的变量，就不要使用整型(int)变量来定义；能够使用 不要使用浮点型变量。当然，在定义变量后不要超过变量的作用范围，如果超过变 量的范围赋值，C编译器并不报错，但程序运行结果却错了，而且这样的错误很难 发现。 在ICCAVR中，可以在Options中设定使用printf参数，尽量使用基本型参数(%c、 %d、%x、%X、%u和%s格式说明符)，少用长整型参数(%ld、%lu、%lx和%lX格式说明 符)，至于浮点型的参数(%f)则尽量不要使用，其它C编译器也一样。在其它条件不 变的情况下，使用%f参数，会使生成的代码的数量增加很多，执行速度降低。 4、使用自加、自减指令 通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1及a+=1等)都能够生成高质量的 程序代码，编译器通常都能够生成inc和dec之类的指令，而使用a=a+1或a=a-1之类 的指令，有很多C编译器都会生成二到三个字节的指令。在AVR单片适用的ICCAVR、 GCCAVR、IAR等C编译器以上几种书写方式生成的代码是一样的，也能够生成高质量 的inc和dec之类的的代码。 5、减少运算的强度 可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。如下： (1)、求余运算。 a=a%8; 可以改为： a=a&7; 说明：位操作只需一个指令周期即可完成，而大部分的C编译器的“%”运算均是调 用子程序来完成，代码长、执行速度慢。通常，只要求是求2n方的余数，均可使用 位操作的方法来代替。 (2)、平方运算 a=pow(a,2.0); 可以改为： a=a*a; 说明：在有内置硬件乘法器的单片机中(如51系列)，乘法运算比求平方运算快得多 因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的，在自带硬件乘法器的AVR单片 机中，如ATMega163中，乘法运算只需2个时钟周期就可以完成。既使是在没有内置 硬件乘法器的AVR单片机中，乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短，执行 速度快。 如果是求3次方，如： a=pow(a,3.0); 更改为： a=a*a*a； 则效率的改善更明显。 a=a*4; b=b/4; 可以改为： a=a<<2; b=b>>2; 说明：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，都可以生成左移的代码，而乘以其它的整数或除以任何数，均调用乘除法 子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上， 只要是乘以或除以一个整数，均可以用移位的方法得到结果，如： a=a*9 可以改为： a=(a<<3)+a 6、循环 (1)、循环语 对于一些不需要循环变量参加运算的任务可以把它们放到循环外面，这里的任务包 括表达式、函数的调用、指针运算、数组访问等，应该将没有必要执行多次的操作 全部集合在一起，放到一个init的初始化程序中进行。 (2)、延时函数： 通常使用的延时函数均采用自加的形式： void delay (void) { unsigned int i; { for (i=0;i<1000;i++) ; } 将其改为自减延时函数 void delay (void) { unsigned int i; for (i=1000;i>0;i--) ; } 两个函数的延时效果相似，但几乎所有的C编译对后一种函数生成的代码均比前一 种代码少1~3个字节，因为几乎所有的MCU均有为0转移的指令，采用后一种方式能 够生成这类指令。 在使用while循环时也一样，使用自减指令控制循环会比使用自加指令控制循环生 成的代码更少1~3个字母。 但是在循环中有通过循环变量“i”读写数组的指令时，使用预减循环时有可能使 数组超界，要引起注意。 (3)while循环和do…while循环 在这两种循环中，使用do…while循环编译后生成的代码的长度短于while循环。 7、查表 在程序中一般不进行非常复杂的运算，如浮点数的乘除及开方等，以及一些复杂的 数学模型的插补运算，对这些即消耗时间又消费资源的运算，应尽量使用查表的方 式，并且将数据表置于程序存储区。如果直接生成所需的表比较困难，也尽量在启 了，减少了程序执行过程中重复计算的工作量。 8、其它 比如使用在线汇编及将字符串和一些常量保存在程序存储器中，均有利于优化 C语言宏定义技巧（常用宏定义） 写好C语言，漂亮的宏定义很重要，使用宏定义可以防止出错，提高可移植性，可读性，方便性 等等。下面列举一些成熟软件中常用得宏定义。。。。。。 相关链接：新手入门系列中的C语言优秀编程风格说明：http://www.avrvi.com/start/guide_avr_c_good.html 防止一个头文件被重复包含 #ifndef COMDEF_H #define COMDEF_H //头文件内容 #endif 2，重新定义一些类型，防止由于各种平台和编译器的不同，而产生的类型字节数差异，方便移植。 typedef unsigned char boolean; /* Boolean value type. */ typedef unsigned long int uint32; /* Unsigned 32 bit value */ typedef unsigned short uint16; /* Unsigned 16 bit value */ typedef unsigned char uint8; /* Unsigned 8 bit value */ typedef signed long int int32; /* Signed 32 bit value */ typedef signed short int16; /* Signed 16 bit value */ typedef signed char int8; /* Signed 8 bit value */ //下面的不建议使用 typedef unsigned char byte; /* Unsigned 8 bit value type. */ typedef unsigned short word; /* Unsinged 16 bit value type. */ typedef unsigned long dword; /* Unsigned 32 bit value type. */ typedef unsigned char uint1; /* Unsigned 8 bit value type. */ typedef unsigned short uint2; /* Unsigned 16 bit value type. */ typedef unsigned long uint4; /* Unsigned 32 bit value type. */ typedef signed char int1; /* Signed 8 bit value type. */ typedef signed short int2; /* Signed 16 bit value type. */ typedef long int int4; /* Signed 32 bit value type. */ typedef signed long sint31; /* Signed 32 bit value */ typedef signed short sint15; /* Signed 16 bit value */ typedef signed char sint7; /* Signed 8 bit value */ 3，得到指定地址上的一个字节或字 #define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) ) #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) ) 4，求最大值和最小值 #define MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) ) #define MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) ) 5，得到一个field在结构体(struct)中的偏移量 #define FPOS( type, field ) \ /*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */ 6,得到一个结构体中field所占用的字节数 #define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field ) 7，按照LSB格式把两个字节转化为一个Word #define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] ) 8，按照LSB格式把一个Word转化为两个字节 #define FLOPW( ray, val ) \ (ray)[0] = ((val) / 256); \ (ray)[1] = ((val) & 0xFF) 9，得到一个变量的地址（word宽度） #define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) ) #define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) ) 10，得到一个字的高位和低位字节 #define WORD_LO(xxx) ((byte) ((word)(xxx) & 255)) #define WORD_HI(xxx) ((byte) ((word)(xxx) >> 8)) 11，返回一个比X大的最接近的8的倍数 #define RND8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 ) 12，将一个字母转换为大写 #define UPCASE( c ) ( ((c) >= 'a' && (c) <= 'z') ? ((c) - 0x20) : (c) ) 13，判断字符是不是10进值的数字 #define DECCHK( c ) ((c) >= '0' && (c) <= '9') 14，判断字符是不是16进值的数字 #define HEXCHK( c ) ( ((c) >= '0' && (c) <= '9') ||\ ((c) >= 'A' && (c) <= 'F') ||\ ((c) >= 'a' && (c) <= 'f') ) 15，防止溢出的一个方法 #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val)) 16，返回数组元素的个数 #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) ) 17，返回一个无符号数n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n) #define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by ) \ ( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) ) 18，对于IO空间映射在存储空间的结构，输入输出处理 #define inp(port) (*((volatile byte *) (port))) #define inpw(port) (*((volatile word *) (port))) #define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port))) #define outp(port, val) (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val))) #define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val))) #define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val))) 19,使用一些宏跟踪调试 A N S I标准说明了五个预定义的宏名。它们是： _ L I N E _ _ F I L E _ _ D A T E _ _ T I M E _ _ S T D C _ 如果编译不是标准的，则可能仅支持以上宏名中的几个，或根本不支持。记住编译程序 也许还提供其它预定义的宏名。 _ L I N E _及_ F I L E _宏指令在有关# l i n e的部分中已讨论，这里讨论其余的宏名。 _ D AT E _宏指令含有形式为月/日/年的串，表示源文件被翻译到代码时的日期。 源代码翻译到目标代码的时间作为串包含在_ T I M E _中。串形式为时：分：秒。 如果实现是标准的，则宏_ S T D C _含有十进制常量1。如果它含有任何其它数，则实现是 非标准的。 可以定义宏，例如: 当定义了_DEBUG，输出数据信息和所在文件所在行 #ifdef _DEBUG #define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_) #else #define DEBUGMSG(msg,date) #endif |
