C語言高效編程的方法

時間：2025-08-12 18:05:29 C語言

C語言高效編程的方法

　　C語言是世界上最流行、使用最廣泛的高級程序設(shè)計語言之一。下面小編整理了C語言高效編程的方法，希望對大家有幫助!

　　第1招：以空間換時間

　　計算機程序中最大的矛盾是空間和時間的矛盾，那么，從這個角度出發(fā)逆向思維來考慮程序的效率問題，我們就有了解決問題的第1招--以空間換時間。

　　例如：字符串的賦值。

　　方法A，通常的辦法：

　　#define LEN 32

　　char string1 [LEN];

　　memset (string1,0,LEN);

　　strcpy (string1,"This is an example!!")

　　方法B:

　　const char string2[LEN]="This is an example!"

　　char*cp;

　　cp=string2;

　　(使用的時候可以直接用指針來操作。)

　　從上面的例子可以看出，A 和B 的效率是不能比的。在同樣的存儲空間下，B 直接使用指針就可以操作了，而A 需要調(diào)用兩個字符函數(shù)才能完成。B 的缺點在于靈活性沒有A 好。在需要頻繁更改一個字符串內(nèi)容的時候，A 具有更好的靈活性。

　　如果采用方法B，則需要預(yù)存許多字符串，雖然占用了大量的內(nèi)存，但是獲得了程序執(zhí)行的高效率。如果系統(tǒng)的實時性要求很高，內(nèi)存還有一些，那我推薦你使用該招數(shù)。

　　該招數(shù)的邊招--使用宏函數(shù)而不是函數(shù)。舉例如下：

　　方法C:

　　#define bwMCDR2_ADDRESS 4

　　#define bsMCDR2_ADDRESS 17

　　int BIT_MASK (int_bf)

　　{

　　return ((IU<<(bw##_bf))-1)<<(bs##_bf);

　　}

　　void SET_BITS(int_dst,int_bf,int_val)

　　{

　　_dst=((_dst) & ~ (BIT_MASK(_bf)))I

　　(((_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)))I

　　(((_val)<<(bs##_bf))&(BIT_MASK(_bf))))

　　SET_BITS(MCDR2,MCDR2_ADDRESS,RegisterNumber);

　　函數(shù)和宏函數(shù)的區(qū)別就在于，宏函數(shù)占用了大量的空間，而函數(shù)占用了時間。大家要知道的是，函數(shù)調(diào)用是要使用系統(tǒng)的棧來保存數(shù)據(jù)的，如果編譯器里有棧檢查選項，一般在函數(shù)的頭會嵌入一些匯編語句對當(dāng)前棧進行檢查;同時，CPU 也要在函數(shù)調(diào)用時保存和恢復(fù)當(dāng)前的現(xiàn)場，進行壓棧和彈棧操作，所以，函數(shù)調(diào)用需要一些CPU 時間。而宏函數(shù)不存在這個問題。宏函數(shù)僅僅作為預(yù)先寫好的代碼嵌入到當(dāng)前程序，不會產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用，所以僅僅是占用了空間，在頻繁調(diào)用同一個宏函數(shù)的時候，該現(xiàn)象尤其突出。D 方法是我看到的最好的置位操作函數(shù)，是ARM 公司源碼的一部分，在短短的三行內(nèi)實現(xiàn)了很多功能，幾乎涵蓋了所有的位操作功能。C 方法是其變體，其中滋味還需大家仔細體會。

　　第2招：數(shù)學(xué)方法解決問題

　　現(xiàn)在我們演繹高效C 語言編寫的第二招--采用數(shù)學(xué)方法來解決問題。

　　數(shù)學(xué)是計算機之母，沒有數(shù)學(xué)的依據(jù)和基礎(chǔ)，就沒有計算機的發(fā)展，所以在編寫程序的時候，采用一些數(shù)學(xué)方法會對程序的執(zhí)行效率有數(shù)量級的提高。

　　舉例如下，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

　　這個例子是我印象最深的一個數(shù)學(xué)用例，是我的餓計算機啟蒙老師考我的。當(dāng)時我只有小學(xué)三年級，可惜我當(dāng)時不知道用公式Nx(N+1)/2 來解決這個問題。方法E 循環(huán)了100 次才解決問題，也就是說最少用了100 個賦值、100 個判斷、200個加法(I 和j);而方法F 僅僅用了1 個加法、1 個乘法、1 次除法。效果自然不言而喻。所以，現(xiàn)在我在編程序的時候，更多的是動腦筋找規(guī)律，最大限度地發(fā)揮數(shù)學(xué)的威力來提高程序運行的效率。

　　第3招：使用位操作

　　實現(xiàn)高效的C 語言編寫的第三招--使用位操作，減少除法和取模的運算。在計算機程序中，數(shù)據(jù)的位是可以操作的最小數(shù)據(jù)單位，理論上可以用“位運算”來完成所有的運算和操作。一般的位操作是用來控制硬件的，或者做數(shù)據(jù)變換使用，但是，靈活的位操作可以有效地提高程序運行的效率。舉例臺如下：

　　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);

　　在字面上好象H 比G 麻煩了好多，但是，仔細查看產(chǎn)生的匯編代碼就會明白，方法 G 調(diào)用了基本的取模函數(shù)和除法函數(shù)，既有函數(shù)調(diào)用，還有很多匯編代碼和寄存器參與運算;而方法H 則僅僅是幾句相關(guān)的匯編，代碼更簡潔、效率更高。當(dāng)然，由于編譯器的不同，可能效率的差距不大，但是，以我目前遇到的MS C,ARM C 來看，效率的差距還是不小。相關(guān)匯編代碼就不在這里列舉了。

　　運用這招需要注意的是，因為CPU 的不同而產(chǎn)生的問題。比如說，在PC 上用這招編寫的程序，并在PC 上調(diào)試通過，在移植到一個16 位機平臺上的時候，可能會產(chǎn)生代碼隱患。所以只有在一定技術(shù)進階的基礎(chǔ)下才可以使用這招。

　　第4招：匯編嵌入

　　高效C 語言編程的必殺技，第4招--嵌入?yún)R編。

　　“在熟悉匯編語言的人眼里，C 語言編寫的程序都是垃圾”。這種說法雖然偏激了一些，但是卻有它的道理。匯編語言是效率最高的計算機語言，但是，不可能靠著它來寫一個操作系統(tǒng)吧?所以，為了獲得程序的高效率，我們只好采用變通的方法--嵌入?yún)R編、混合編程。

　　舉例如下，將數(shù)組一賦值給數(shù)組二，要求每一個字節(jié)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

　　#int I;

　　for(I=0; I<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

　　方法I是最常見的方法，使用了1024 次循環(huán);方法J 則根據(jù)平臺不同做了區(qū)分，在ARM 平臺下，用嵌入?yún)R編僅用128次循環(huán)就完成了同樣的操作。這里有朋友會說，為什么不用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)存拷貝函數(shù)呢?這是因為在源數(shù)據(jù)里可能含有數(shù)據(jù)為0 的字節(jié)，這樣的話，標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)會提前結(jié)束而不會完成我們要求的操作。這個例程典型應(yīng)用于LCD 數(shù)據(jù)的拷貝過程。根據(jù)不同的CPU，熟練使用相應(yīng)的嵌入?yún)R編，可以大大提高程序執(zhí)行的效率。雖然是必殺技，但是如果輕易使用會付出慘重的代價。這是因為，使用了嵌入?yún)R編，便限制了程序的可移植性，使程序在不同平臺移植的過程中，臥虎藏龍、險象環(huán)生!同時該招數(shù)也與現(xiàn)代軟件工程的思想相違背，只有在迫不得已的情況下才可以采用。

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