C语言高效编程的的四招技巧
2008-02-23 05:26:07来源:互联网 阅读 ()
第一招:以空间换时间
电脑程式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式的效率问题,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:
#define LEN 32
char string1 [LEN];
memset (string1,0,LEN);
strcpy (string1,"This is a example!!");
方法B:
const char string2[LEN] ="This is a example!";
char * cp;
cp = string2 ;
使用的时候能够直接用指针来操作。
从上面的例子能够看出,A和B的效率是不能比的。在同样的存储空间下,B直接使用指针就能够操作了,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具备更好的灵活性;假如采用方法B,则需要预存许多字符串,虽然占用了大量的内存,但是获得了程式执行的高效率。
假如系统的实时性需要很高,内存更有一些,那我推荐您使用该招数。该招数的变招--使用宏函数而不是函数。举例如下:
方法C:
#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:
#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,假如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,进行压栈和弹栈操作,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式,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操作函数,是ARM公司源码的一部分,在短短的三行内实现了很多功能,几乎涵盖了任何的位操作功能。C方法是其变体,其中滋味还需大家仔细体会。
第二招: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。数学是电脑之母,没有数学的依据和基础,就没有电脑的发展,所以在编写程式的时候,采用一些数学方法会对程式的执行效率有数量级的提高。举例如下,求 1~100的和。
方法E
int I , j;
for (I = 1 ;I<=100; I )
{
j = I;
}
方法F
int I;
I = (100 * (1 100)) / 2
这个例子是我印象最深的一个数学用例,是我的电脑启蒙老师考我的。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,现在我在编程式的时候,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式运行的效率。
第三招:使用位操作
实现高效的C语言编写的第三招——使用位操作。减少除法和取模的运算。在电脑程式中,数据的位是能够操作的最小数据单位,理论上能够用"位运算"来完成任何的运算和操作。一般的位操作是用来控制硬件的,或做数据变换使用,但是,灵活的位操作能够有效地提高程式运行的效率。举例如下:
方法G
int I,J;
I = 257 /8;
J = 456 % 32;
方法H
int I,J;
I = 257 >>3;
J = 456 - (456 >> 4 << 4);
在字面上似乎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,更有很多汇编代码和寄存器参和运算;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,以我现在碰到的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上用这招编写的程式,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能够使用这招。
第四招: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语言编写的程式都是垃圾"。这种说法虽然偏激了一些,但是却有他的道理。汇编语言是效率最高的电脑语言,但是,不可能靠着他来写一个操作系统吧?所以,为了获得程式的高效率,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,需要每一字节都相符。
char string1[1024],string2[1024];
方法I
int I;
for (I =0 ;I<1024;I )
*(string2 I) = *(string1 I)
方法J
#ifdef _PC_
int I;
for (I =0 ;I<1024;I )
*(string2 I) = *(string1 I);
#else
#ifdef _ARM_
__asm
{
MOV R0,string1
MOV R1,string2
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