C语言高效编程技巧

　编写高效简洁的C语言代码，是许多软件工程师追求的目标。本文就工作中的一些体会和经验做相关的阐述，不对的地方请各位指教。

　　第1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2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3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4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*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);
			   
			   

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