如何優化C語言(單片機)

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如何優化C語言(單片機)

　　C語言是一門通用計算機編程語言，應用廣泛。C語言的設計目標是提供一種能以簡易的方式編譯、處理低級存儲器、產生少量的機器碼以及不需要任何運行環境支持便能運行的編程語言。下面是小編為大家帶來的關于如何優化C語言的知識，歡迎閱讀。

　　1、選擇合適的算法和數據結構

　　應該熟悉算法語言，知道各種算法的優缺點，具體資料請參見相應的參考資料，有很多計算機書籍上都有介紹。將比較慢的順序查找法用較快的二分查找或亂序查找法代替，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執行的效率。.選擇一種合適的數據結構也很重要，比如你在一堆隨機存放的數中使用了大量的插入和刪除指令，那使用鏈表要快得多。

　　數組與指針語句具有十分密碼的關系，一般來說，指針比較靈活簡潔，而數組則比較直觀，容易理解。對于大部分的編譯器，使用指針比使用數組生成的代碼更短，執行效率更高。但是在Keil中則相反，使用數組比使用的指針生成的代碼更短。

　　2、使用盡量小的數據類型

　　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(long int)，能不使用浮點型(float)變量就不要使用浮點型變量。當然，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，但程序運行結果卻錯了，而且這樣的錯誤很難發現。

　　在ICCAVR中，可以在Options中設定使用printf參數，盡量使用基本型參數(%c、%d、%x、%X、%u和%s格式說明符)，少用長整型參數(%ld、%lu、%lx和%lX格式說明符)，至于浮點型的參數(%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，會使生成的代碼的數量增加很多，執行速度降低。

　　3、使用自加、自減指令

　　通常使用自加、自減指令和復合賦值表達式(如a-=1及a+=1等)都能夠生成高質量的程序代碼，編譯器通常都能夠生成inc和dec之類的指令，而使用a=a+1或a=a-1之類的指令，有很多C編譯器都會生成二到三個字節的指令。在AVR單片適用的ICCAVR,GCCAVR、IAR等C編譯器以上幾種書寫方式生成的代碼是一樣的，也能夠生成高質量的inc和dec之類的的代碼。

　　4、減少運算的強度，本人深有感觸

　　可以使用運算量小但功能相同的表達式替換原來復雜的的表達式。如下：

　　(1)、求余運算。

　　a=a%8;

　　可以改為：

　　a=a&7;

　　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“%”運算均是調用子程序來完成，代碼長、執行速度慢。通常，只要求是求2n方的余數，均可使用位操作的方法來代替。

　　(2)、平方運算

　　a=pow(a,2.0);

　　可以改為：

　　a=a*a;

　　說明：在有內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，因為浮點數的求平方是通過調用子程序來實現的，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。

　　(3)、用移位實現乘除法運算

　　a=a*4;

　　b=b/4;

　　可以改為：

　　a=a<<2;

　　b=b>>2;

　　說明：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碼，而乘以其它的整數或除以任何數，均調用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調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，均可以用移位的方法得到結果，如：

　　a=a*9

　　可以改為：

　　a=(a<<3)+a

　　5、循環

　　(1)、循環語

　　對于一些不需要循環變量參加運算的任務可以把它們放到循環外面，這里的任務包括表達式、函數的調用、指針運算、數組訪問等，應該將沒有必要執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。

　　(2)、延時函數：

　　通常使用的延時函數均采用自加的形式：

　　void delay (void)

　　{

　　unsigned int i;

　　for (i=0;i<1000;i++)

　　;

　　}

　　將其改為自減延時函數：

　　void delay (void)

　　{

　　unsigned int i;

　　for (i=1000;i>0;i--)

　　;

　　}

　　兩個函數的延時效果相似，但幾乎所有的C編譯對后一種函數生成的代碼均比前一種代碼少1~3個字節，因為幾乎所有的MCU均有為0轉移的指令，采用后一種方式能夠生成這類指令。

　　在使用while循環時也一樣，使用自減指令控制循環會比使用自加指令控制循環生成的代碼更少1~3個字母。

　　但是在循環中有通過循環變量“i”讀寫數組的指令時，使用預減循環時有可能使數組超界，要引起注意。

　　(3)while循環和do…while循環

　　用while循環時有以下兩種循環形式：

　　unsigned int i;

　　i=0;

　　while (i<1000)

　　{

　　i++;

　　//用戶程序

　　}

　　或：

　　unsigned int i;

　　i=1000;

　　i--;

　　//用戶程序

　　while (i>0);

　　在這兩種循環中，使用do…while循環編譯后生成的代碼的長度短于while循環。

　　6、查表

　　在程序中一般不進行非常復雜的運算，如浮點數的乘除及開方等，以及一些復雜的數學模型的插補運算，對這些即消耗時間又消費資源的運算，應盡量使用查表的方式，并且將數據表置于程序存儲區。如果直接生成所需的表比較困難，也盡量在啟了，減少了程序執行過程中重復計算的工作量。

　　7、其它

　　比如使用在線匯編及將字符串和一些常量保存在程序存儲器中，均有利于優化。

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