C语言高效编程的几个绝招

2023-02-25 01:34:02Python018

C语言高效编程的几个绝招,第1张

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：

#define LEN 32

char string1 [LEN]

memset (string1,0,LEN)

strcpy (string1,“This is a example!!”)

方法B：

const char string2[LEN] =“This is a example!”

char * cp

cp = string2

(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C语言高效编程的几招C语言高效编程的几招。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。

如果系统的实时性要求很高，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：

#define bwMCDR2_ADDRESS 4

#define bsMCDR2_ADDRESS 17

int BIT_MASK(int __bf)

{

return ((1U <<(bw ## __bf)) - 1) <<(bs ## __bf)

}

void SET_BITS(int __dst, int __bf, int __val)

{

__dst = ((__dst) &~(BIT_MASK(__bf))) \

(((__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))) \

(((__val) <<(bs ## __bf)) &(BIT_MASK(__bf))))

SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS, RegisterNumber)

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公司源码的一部分，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语言高效编程的几招计算机考试。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

int I , j

for (I = 1 I<=100I ++){

j += I

}

方法F

int I

I = (100 * (1+100)) / 2

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×(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，现在我在编程序的时候，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

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。

char string1[1024],string2[1024]

方法I

int I

for (I =0 I<1024I++)

*(string2 + I) = *(string1 + I)

方法J

#ifdef _PC_

int I

for (I =0 I<1024I++)

*(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。C语言高效编程的几招计算机考试。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。

好的代码没有一个统一的衡量标准，在程序员们的世界里大家也是各自按照自己的标准衡量着自己和别人的代码。不过有一个标准几乎是被所有人认同的。服役时间越长、出错率越高的代码就是好代码。所有的编程方法、代码技巧甚至于设计模式都是为了达到这个目的而产生的。

　　如何提高程序效率

程序的效率分两部分：时间效率和空间效率。

时间效率：指的是程序运行的速度

空间效率：指的是程序占用内存或者外存的大小

对于这两点的把握，我们没有明确的方法。这里给出一些能够达成共识的规则，大家在今后自己编码的时候，可以通过这些规则来衡量自己的代码是否符合要求。

规则1：不要一味地追求程序的效率

如果追求程序效率需要付出降低正确性、可靠性、健壮性、可读性等质量代价，那么可以放弃这部分效率的提高。

规则2：优先提高全局效率

只有整个程序的执行效率提高才有意义，把时间和精力放在某一个不常被调用的小模块优化上得不偿失。

规则3：针对瓶颈部分优化

在实际开发工作中，我们经常遇到一些程序执行时间过长，需要优化。有些人上来就开始逐行检查代码，把认为可能影响效率的地方都尽量修改一遍。这样做不仅浪费时间，更重要的是，常常修改一遍后依然看不到明显的效果。