C语言高效编程的几个绝招

Python018

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。

重点推荐C语言四大圣经:《C语言程序设计》、《C和指针》、《C陷阱与缺陷》、《C作家编程》。其中C语言的发明者K&R的《C程序设计语言》更是重中之重,此书是C语言的第一秘典。所有优秀程序员的必经之路。

四大圣经及其他优秀书籍的信息:

1.《C语言程序设计》

K&R

清华大学出版社

2.《C和指针》

POINTERS ON C Kenneth A.Reek、

徐波 人民邮电出版社

3.《C陷阱与缺陷》

Andrew Koenig、 高巍

人民邮电出版社

4.《C专家编程》

Expert C Programming Deep C Secrets Peter Van

Der Linden 人民邮电出版社 (2008-02出版)

5.《清华大学计算机系列教材•数据结构(C语言版)(附光盘1张)》

吴伟民、 严蔚敏

清华大学出版社

6.《计算机算法设计与分析(第3版)》

王晓东

电子工业出版社

7.《算法艺术与信息学竞赛•算法竞赛入门经典》

刘汝佳

清华大学出版社

8.《算法导论(原书第2版)》

科曼(Cormen T.H.)、等、 潘金贵

机械工业出版社 (2006-09出版)

9.《编程之美:微软技术面试心得 》

《编程之美》小组

电子工业出版社

10.《编程珠玑(第2版)》

Jon Bentley、黄倩、 钱丽艳

人民邮电出版社

11.《算法艺术与信息学竞赛》

刘汝佳

清华大学出版社

12.《程序员面试宝典(第3版)》

欧立奇、刘洋、 段韬

电子工业出版社

13.《数学之美》

(《浪潮之巅》作者吴军最新力作,李开复作序推荐,Google黑板报百万点击)

呵呵,这位兄台很像我前几个月的样子。学c以前觉得c应该什么都能实现。可是能学完发现自己离windows还有很远的距离。不过我现在不这么想了。开发平台不是问题所在。其实就像上面那位兄台所说得C只是一个工具。学会了c就相当于会用了一个工具。而真正的学习才刚刚开始。一个计算机的体系是与很多东西组成的。想写出很好程序就要知道怎么用好自己的这支笔。下面是我对计算机体系的一点浅显的认识:

1、计算机组成原理。这个就不多说了,学编成的连我们的劳动对象都不清楚那还玩什么啊?

2、数据结构和算法。其实所谓的程序就是对数据进行处理,而处理的数据当然要有存储的方式,而应对这些数据存储的方式应运而生了算法。也就是处理问题的方法。这是真正编程的灵魂。十分重要。

3、操作系统。学完了上说的那些东西你还会认为操作系统很神秘。那我们就来亲手掀开他神秘的面纱,知道操作系统都为我们做了些什么是一件很令人愉快的事。

4、编译原理。这门课有点难度,不过也很重要,其中有很多思维方式需要掌握,不多说了,看了就知道了。

懂了上面我说的这些东西,我想你对计算机程序设计会有一种新的认识。可千万不要被吓倒了哦。每个出色的程序员都是这么混出来的。为成为一名优秀的程序员而努力吧!