嵌入式C语言优化小技巧

1 概述

2 嵌入式C语言的特点

3 C代码在程序中的优化

4 变量类型的定义

不同的数据类型所生成的机器代码长度相差非常多,变量类型选取的范围越小运行速度越快,占用的内存越少.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;能够使用整型变量定义的变量就不要用长整型(long int),能不使用浮点型(float)变量就不要使用浮点型变量.同样类型的数据类型,有无符号对机器代码长度也有影响.因此我们应依照实际须要合理的选用数据类型.当然,在定义变量后不要超过变量的作用范围,假设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,并且这种错误非常难发现.

5 算法优化

6 适当的使用宏

在 C程序中使用宏代码能够提高程序的运行效率.宏代码本身不是函数.但使用起来像函数.函数调用要使用系统的栈来保存数据,同一时候 CPU 在函数调用时须要保存和恢复当前的现场,进行进栈和出栈操作,所以函数调用也须要 CPU时间.而宏定义就没有这个问题:宏定义仅仅作为预先写好的代码嵌入到当前程序中,不产生函数调用,所占用的仅仅是一些空间,省去了參数压栈,生成汇编语言的 call 调用,返回參数,运行 return等过程,从而提高了程序的运行速度.尽管宏破坏了程序的可读性,使排错更加麻烦,但对于嵌入式系统,为了达到要求的性能,嵌入代码经常是必须的做法.

此外,我们还要避免不必要的函数调用,请看以下的代码:

void str_print( char *str )  
{  
    int i;  
    for ( i = 0; i < strlen ( str ); i++ )   
    {  
        printf("%c",str[ i ] );  
    }  
}  
void str_print1 ( char *str )  
{  
    int len;  
    len = strlen ( str );  
    for ( i = 0; i < len; i++ )  
    {  
        printf("%c",str[ i ] );  
    }  
}  

7 内嵌汇编

8 提高循环语言的效率

(1)在多重循环中,应将最长的循环放在最内层,最短的循环放在最外层.这样能够降低 CPU跨切循环的次数.如例 1-1 的效率比 1-2 的效率要低:

for (j = 0; j < 30; j++)  
{  
    for (i = 0; i < 10; i++)  
    {  
        ... ...  
    }  
  
} // 样例 1-1  
for (i = 0; i < 10; i++)  
{  
    for (j = 0; j < 30; j++)  
    {  
        ... ...  
    }  
  
} // 样例 1-2  

        (2) 假设循环体内有逻辑推断,并且循环次数大,应把循环推断移到循环体外.如例 2-1比例 2-2 多运行了 K-1 次推断,并且因为前者频繁进行推断,打断了循环"流水线"作业,使得编译器不能对循环进行优化处理,降低了效率.

for (i = 0; i < 10000; i++)  
{  
    if (条件)  
        语句;  
    else  
    语句;  
} // 样例 2-1 程序简洁但效率低  
if (条件)  
{  
    for (i = 0; i < 10000; i++)  
        语句;  
}  
 else   
{  
    for (i = 0; i < 10000; i++)  
        语句;  
} // 样例 2-2 程序部简洁但效率高  

9 提高 switch 语句的效率    

的(default)内层 switch 语句中.

switch (表达式)  
{  
    case 值1:  
        语句1: break;  
    case 值2：  
        语句2：break;  
    ... ...  
    /*把发生频率低的放在内层的switch语句中*/  
    default:  
        switch (表达式)  
        {  
            case 值n:  
                语句n: break;  
            case 值m:  
                语句m: break;  
            ... ...  
        }  
}  

10 避免使用标准库

11 採用数学方法优化程序

sum = 100*(100+1)/2; 数学公式. (a1 + an)*n/2

使用C语言的位操作能够降低除法和取模的运算.在计算机程序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”来完毕全部的运算和操作.因而,灵活的位操作能够有效地提高程序运行的效率.比方用用位操作区取代除法:比方:128 / 8 ->> 128 >> 3;

12 存储器分配

因为成本限制,嵌入式系统存储器容量有限.程序中全部的变量,包括的库函数以及堆栈等都使用有限的内存:全局变量在整个程序范围内都有效.程序运行完后才会释放;静态变量的作用范围也是整个程序,仅仅有局部变量中的动态变量在函数运行完后会释放.因此, 在程序中应尽量使用局部变量,提高内存使用效率.程序中堆的大小受限于全部全局数据和栈空间都分配后的剩余量,假设堆太小,程序不能够在须要的时候分配内存.因此在使用 malloc 函数申请内存之后一定要用 free 函数进行释放, 防止内存泄露.

13 选择好的无限循环

int fib ( n )  
{  
    if ( n == 0 || n == 1 )   
    {  
        return 1;  
    }  
    else   
    {  
        return fib( n - 2 ) + fib ( n - 1 );  
    }  
}  

int calc_fib ( int n )  
{  
    int val[ n ] , i;  
    for ( i = 0; i <=n; i++ )  
    {  
        val[ i ] = -1;      // Value of the first n + 1 terms of the fibonacci terms set to -1  
    }  
    val[ 0 ] = 1;               // Value of fib ( 0 ) is set to 1  
    val[ 1 ] = 1;           // Value of fib ( 1 ) is set to 1  
    return fib( n , val );  
}  
   
int fib( int n , int* value )  
{  
    if ( value[ n ] != -1 )   
    {  
        return value[ n ];              // Using memoization  
    }  
    else   
    {  
        value[ n ] = fib( n - 2 , value ) + fib ( n - 1 , value );          // Computing the fibonacci term  
    }  
    return value[ n ];                // Returning the value  
}