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日志

如何写出高效优美的C语言代码

已有 906 次阅读2009-3-13 14:38 |系统分类:单片机




如何写出高效优美的C语言代码

程序能跑起来并不见得你的代码就是很好的c代码了,衡量代码的好坏应该从以下几个方面来看
1,代码稳定,没有隐患。
2,执行效率高。
3,可读性高。
4,便于移植。
下面发一些我在网上看到的技巧和自己的一些经验来和大家分享;
1、如果可以的话少用库函数,便于不同的mcu和编译器间的移植
2、选择合适的算法和数据结构
应该熟悉算法语言,知道各种算法的优缺点,具体资料请参见相应的参考资料,有
很多计算机书籍上都有介绍。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找
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
提高程序执行的效率。.选择一种合适的数据结构也很重要,比如你在一堆随机存
放的数中使用了大量的插入和删除指令,那使用链表要快得多。
数组与指针语句具有十分密码的关系,一般来说,指针比较灵活简洁,而数组则比
较直观,容易理解。对于大部分的编译器,使用指针比使用数组生成的代码更短,
执行效率更高。但是在Keil中则相反,使用数组比使用的指针生成的代码更短。。

3、使用尽量小的数据类型
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
不要使用浮点型变量。当然,在定义变量后不要超过变量的作用范围,如果超过变
量的范围赋值,C编译器并不报错,但程序运行结果却错了,而且这样的错误很难
发现。
在ICCAVR中,可以在Options中设定使用printf参数,尽量使用基本型参数(%c、
%d、%x、%X、%u和%s格式说明符),少用长整型参数(%ld、%lu、%lx和%lX格式说明
符),至于浮点型的参数(%f)则尽量不要使用,其它C编译器也一样。在其它条件不
变的情况下,使用%f参数,会使生成的代码的数量增加很多,执行速度降低。
4、使用自加、自减指令
通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1及a+=1等)都能够生成高质量的
程序代码,编译器通常都能够生成inc和dec之类的指令,而使用a=a+1或a=a-1之类
的指令,有很多C编译器都会生成二到三个字节的指令。在AVR单片适用的ICCAVR、
GCCAVR、IAR等C编译器以上几种书写方式生成的代码是一样的,也能够生成高质量
的inc和dec之类的的代码。
5、减少运算的强度
可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。如下:
(1)、求余运算。
a=a%8;
可以改为:
a=a&7;
说明:位操作只需一个指令周期即可完成,而大部分的C编译器的“%”运算均是调
用子程序来完成,代码长、执行速度慢。通常,只要求是求2n方的余数,均可使用
位操作的方法来代替。
(2)、平方运算
    a=pow(a,2.0);
可以改为:
    a=a*a;
说明:在有内置硬件乘法器的单片机中(如51系列),乘法运算比求平方运算快得多
因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的,在自带硬件乘法器的AVR单片
机中,如ATMega163中,乘法运算只需2个时钟周期就可以完成。既使是在没有内置
硬件乘法器的AVR单片机中,乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短,执行
速度快。
如果是求3次方,如:
   a=pow(a,3.0);
更改为:
a=a*a*a;
则效率的改善更明显。
a=a*4;
    b=b/4;  
可以改为:
   a=a<<2;
   b=b>>2;
说明: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码,而乘以其它的整数或除以任何数,均调用乘除法
子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上,
只要是乘以或除以一个整数,均可以用移位的方法得到结果,如:
    a=a*9
可以改为:
    a=(a<<3)+a
6、循环
(1)、循环语
对于一些不需要循环变量参加运算的任务可以把它们放到循环外面,这里的任务包
括表达式、函数的调用、指针运算、数组访问等,应该将没有必要执行多次的操作
全部集合在一起,放到一个init的初始化程序中进行。
(2)、延时函数:
通常使用的延时函数均采用自加的形式:
  void delay (void)
    {
unsigned int i;
{ for (i=0;i<1000;i++)
  ;
}   
将其改为自减延时函数
    void delay (void)
  {
unsigned int i;
        for (i=1000;i>0;i--)
    ;
}
两个函数的延时效果相似,但几乎所有的C编译对后一种函数生成的代码均比前一
种代码少1~3个字节,因为几乎所有的MCU均有为0转移的指令,采用后一种方式能
够生成这类指令。
在使用while循环时也一样,使用自减指令控制循环会比使用自加指令控制循环生
成的代码更少1~3个字母。
但是在循环中有通过循环变量“i”读写数组的指令时,使用预减循环时有可能使
数组超界,要引起注意。
(3)while循环和do…while循环

在这两种循环中,使用do…while循环编译后生成的代码的长度短于while循环。
7、查表
在程序中一般不进行非常复杂的运算,如浮点数的乘除及开方等,以及一些复杂的

数学模型的插补运算,对这些即消耗时间又消费资源的运算,应尽量使用查表的方
式,并且将数据表置于程序存储区。如果直接生成所需的表比较困难,也尽量在启
了,减少了程序执行过程中重复计算的工作量。
8、其它
比如使用在线汇编及将字符串和一些常量保存在程序存储器中,均有利于优化
C语言宏定义技巧(常用宏定义)
写好C语言,漂亮的宏定义很重要,使用宏定义可以防止出错,提高可移植性,可读性,方便性 等等。下面列举一些成熟软件中常用得宏定义。。。。。。
相关链接:新手入门系列中的C语言优秀编程风格说明:http://www.avrvi.com/start/guide_avr_c_good.html

防止一个头文件被重复包含
#ifndef COMDEF_H
#define COMDEF_H
//头文件内容
#endif
2,重新定义一些类型,防止由于各种平台和编译器的不同,而产生的类型字节数差异,方便移植。
typedef unsigned char     boolean;   /* Boolean value type. */
typedef unsigned long int uint32;     /* Unsigned 32 bit value */
typedef unsigned short   uint16;     /* Unsigned 16 bit value */
typedef unsigned char     uint8;     /* Unsigned 8 bit value */
typedef signed long int   int32;     /* Signed 32 bit value */
typedef signed short     int16;     /* Signed 16 bit value */
typedef signed char     int8;     /* Signed 8 bit value */
//下面的不建议使用
typedef unsigned char   byte;       /* Unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short   word;       /* Unsinged 16 bit value type. */
typedef unsigned long   dword;     /* Unsigned 32 bit value type. */
typedef unsigned char   uint1;     /* Unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short   uint2;     /* Unsigned 16 bit value type. */
typedef unsigned long   uint4;     /* Unsigned 32 bit value type. */
typedef signed char     int1;       /* Signed 8 bit value type. */
typedef signed short     int2;       /* Signed 16 bit value type. */
typedef long int       int4;       /* Signed 32 bit value type. */
typedef signed long     sint31;     /* Signed 32 bit value */
typedef signed short     sint15;     /* Signed 16 bit value */
typedef signed char     sint7;     /* Signed 8 bit value */
3,得到指定地址上的一个字节或字
#define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
#define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
4,求最大值和最小值
  #define MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )
  #define MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )
5,得到一个field在结构体(struct)中的偏移量
#define FPOS( type, field ) \
/*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */
6,得到一个结构体中field所占用的字节数
#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
7,按照LSB格式把两个字节转化为一个Word
#define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )
8,按照LSB格式把一个Word转化为两个字节
#define FLOPW( ray, val ) \
(ray)[0] = ((val) / 256); \
(ray)[1] = ((val) & 0xFF)
9,得到一个变量的地址(word宽度)
#define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
#define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
10,得到一个字的高位和低位字节
#define WORD_LO(xxx) ((byte) ((word)(xxx) & 255))
#define WORD_HI(xxx) ((byte) ((word)(xxx) >> 8))
11,返回一个比X大的最接近的8的倍数
#define RND8( x )     ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )
12,将一个字母转换为大写
#define UPCASE( c ) ( ((c) >= 'a' && (c) <= 'z') ? ((c) - 0x20) : (c) )
13,判断字符是不是10进值的数字
#define DECCHK( c ) ((c) >= '0' && (c) <= '9')
14,判断字符是不是16进值的数字
#define HEXCHK( c ) ( ((c) >= '0' && (c) <= '9') ||\
              ((c) >= 'A' && (c) <= 'F') ||\
((c) >= 'a' && (c) <= 'f') )
15,防止溢出的一个方法
#define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
16,返回数组元素的个数
#define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
17,返回一个无符号数n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)
#define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by ) \
      ( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) )
18,对于IO空间映射在存储空间的结构,输入输出处理
#define inp(port)       (*((volatile byte *) (port)))
#define inpw(port)     (*((volatile word *) (port)))
#define inpdw(port)     (*((volatile dword *)(port)))
#define outp(port, val)   (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))
#define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))
#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))
19,使用一些宏跟踪调试
A N S I标准说明了五个预定义的宏名。它们是:
_ L I N E _
_ F I L E _
_ D A T E _
_ T I M E _
_ S T D C _
如果编译不是标准的,则可能仅支持以上宏名中的几个,或根本不支持。记住编译程序
也许还提供其它预定义的宏名。
_ L I N E _及_ F I L E _宏指令在有关# l i n e的部分中已讨论,这里讨论其余的宏名。
_ D AT E _宏指令含有形式为月/日/年的串,表示源文件被翻译到代码时的日期。
源代码翻译到目标代码的时间作为串包含在_ T I M E _中。串形式为时:分:秒。
如果实现是标准的,则宏_ S T D C _含有十进制常量1。如果它含有任何其它数,则实现是
非标准的。
可以定义宏,例如:
当定义了_DEBUG,输出数据信息和所在文件所在行
#ifdef _DEBUG
#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)
#else
    #define DEBUGMSG(msg,date)
#endif

路过

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

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