编程过程中的C语言使用小技巧介绍

<div class="iteye-blog-content-contain" style="font-size: 14px"><div id="Article">
  引言： 
 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 
 计算机程序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序的效率问题，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： 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
#define LEN 32
 
char string1 [LEN];
 
memset (string1,0,LEN);
 
strcpy (string1,“This is a example!!”);</pre> 
 方法B： 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
const char string2[LEN] =“This is a example!”;
 
char * cp;
 
cp = string2 ;</pre> 
 (使用的时候可以直接用指针来操作。) 
 从上面的例子可以看出，A和B的效率是不能比的。在同样的存储空间下，B直接使用指针就可以操作了，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具有更好的灵活性;如果采用方法B，则需要预存许多字符串，虽然占用了大量的内存，但是获得了程序执行的高效率。 
 如果<a href="https://www.2cto.com/os/" target="_blank" class="keylink">系统</a>的实时性要求很高，内存还有一些，那我推荐你使用该招数。 
 该招数的变招——使用宏函数而不是函数。举例如下： 
 方法C： 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
#define bwMCDR2_ADDRESS 4
 
#define bsMCDR2_ADDRESS 17
 
int BIT_MASK(int __bf)
 
{
 
return ((1U &lt;&lt; (bw ## __bf)) - 1) &lt;&lt; (bs ## __bf);
 
}
 
void SET_BITS(int __dst, int __bf, int __val)
 
{
 
__dst = ((__dst) &amp; ~(BIT_MASK(__bf))) | /
 
(((__val) &lt;&lt; (bs ## __bf)) &amp; (BIT_MASK(__bf))))
 
}
 
SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS, RegisterNumber);</pre> 
 方法D： 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
#define bwMCDR2_ADDRESS 4
 
#define bsMCDR2_ADDRESS 17
 
#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK(MCDR2_ADDRESS)
 
#define BIT_MASK(__bf) (((1U &lt;&lt; (bw ## __bf)) - 1) &lt;&lt; (bs ## __bf))
 
#define SET_BITS(__dst, __bf, __val) /
 
((__dst) = ((__dst) &amp; ~(BIT_MASK(__bf))) | /
 
(((__val) &lt;&lt; (bs ## __bf)) &amp; (BIT_MASK(__bf))))
 
SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS, RegisterNumber);</pre> 
 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，如果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序，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<a href="https://www.2cto.com/ym/" target="_blank" class="keylink">源码</a>的一部分，在短短的三行内实现了很多功能，几乎涵盖了所有的位操作功能。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。 
 数学是计算机之母，没有数学的依据和基础，就没有计算机的发展，所以在编写程序的时候，采用一些数学方法会对程序的执行效率有数量级的提高。 
 举例如下，求 1~100的和。 
 方法E 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
int I , j;
 
for (I = 1 ;I&lt;=100; I ++){
 
j += I;
 
}</pre> 
 方法F 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
int I;
 
I = (100 * (1+100)) / 2</pre> 
 这个例子是我印象最深的一个数学用例，是我的计算机启蒙老师考我的。当时我只有小学三年级，可惜我当时不知道用公式 N&times;(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<a href="https://www.2cto.com/kf" target="_blank" class="keylink">编程</a>序的时候，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序运行的效率。 
 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。 
 在计算机程序中，数据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用“位运算”来完成所有的运算和操作。一般的位操作是用来控制硬件的，或者做数据变换使用，但是，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。举例如下： 
 方法G 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
int I,J;
 
I = 257 /8;
 
J = 456 % 32;
 
方法H
 
int I,J;
 
I = 257 &gt;&gt;3;
 
J = 456 - (456 &gt;&gt; 4 &lt;&lt; 4);</pre> 
 在字面上好像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，还有很多汇编代码和寄存器参与运算;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，以我目前遇到的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上用这招编写的程序，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可以使用这招。 
 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语言编写的程序都是垃圾”。这种说法虽然偏激了一些，但是却有它的道理。汇编语言是效率最高的计算机语言，但是，不可能靠着它来写一个操作系统吧?所以，为了获得程序的高效率，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,要求每一字节都相符。 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
char string1[1024],string2[1024];</pre> 
 方法I 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
int I;
 
for (I =0 ;I&lt;1024;I++)
 
*(string2 + I) = *(string1 + I)</pre> 
 方法J 
 <pre class="brush:<a href="http://www.cppentry.com/list.php?fid=76">JAVA</a>;">
#ifdef _PC_
 
int I;
 
for (I =0 ;I&lt;1024;I++)
 
*(string2 + I) = *(string1 + I);
 
#else
 
#ifdef _ARM_
 
__asm
 
{
 
MOV R0,string1
 
MOV R1,string2
 
MOV R2,#0
 
loop:
 
LDMIA R0!, [R3-R11]
 
STMIA R1!, [R3-R11]
 
ADD R2,R2,#8
 
CMP R2, #400
 
BNE loop
 
}
 
#endif</pre> 
 方法I是最常见的方法，使用了1024次循环;方法J则根据平台不同做了区分，在ARM平台下，用嵌入汇编仅用128次循环就完成了同样的操作。这里有朋友会说，为什么不用标准的内存拷贝函数呢?这是因为在源数据里可能含有数据为0的字节，这样的话，标准库函数会提前结束而不会完成我们要求的操作。这个例程典型应用于LCD数据的拷贝过程。根据不同的CPU，熟练使用相应的嵌入汇编，可以大大提高程序执行的效率。 
 虽然是必杀技，但是如果轻易使用会付出惨重的代价。这是因为，使用了嵌入汇编，便限制了程序的可移植性，使程序在不同平台移植的过程中，卧虎藏龙，险象环生!同时该招数也与现代软件工程的思想相违背，只有在迫不得已的情况下才可以采用。切记，切记。 
</div></div>

编程过程中的C语言使用小技巧介绍

猜你喜欢