ARM程序優(yōu)化及其在嵌入式TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用

因此，面向ARM的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的條件判斷應(yīng)當(dāng)盡量采用“與0比較”的形式。C語(yǔ)言中，條件執(zhí)行語(yǔ)句大多數(shù)應(yīng)用在if條件判斷中，也有應(yīng)用在復(fù)雜的關(guān)系運(yùn)算（，==，>等）及位操運(yùn)算（，！，and等）中的。面向ARM的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中，有符號(hào)型變量應(yīng)盡量采取x lt;0、x>=0、x==0、x!=0的關(guān)系運(yùn)算；對(duì)于無(wú)符號(hào)型的變量應(yīng)采用x==0、x!=0（或者x>0）關(guān)系運(yùn)算符。編譯器都可以對(duì)條件執(zhí)行進(jìn)行優(yōu)化。

對(duì)于程序設(shè)計(jì)中的條件語(yǔ)句，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化if和else判斷條件。與傳統(tǒng)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)有所不同，面向ARM的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中，關(guān)系表述中類(lèi)似的條件應(yīng)該集中在一起，使編譯器能夠?qū)ε袛鄺l件進(jìn)行優(yōu)化。

循環(huán)

循環(huán)是程序設(shè)計(jì)中非常普遍的結(jié)構(gòu)。在嵌入式系統(tǒng)中，微處理器執(zhí)行時(shí)間在循環(huán)中運(yùn)行的比例較大，因此關(guān)注循環(huán)的執(zhí)行效率是非常必要的。除了在保證系統(tǒng)正確工作的前提下盡量簡(jiǎn)化核循環(huán)體的過(guò)程以外，正確和高效的循環(huán)結(jié)束標(biāo)志條件也非常重要。按照以上所述的“與0比較”原則，程序中的循環(huán)結(jié)束條件應(yīng)該是“減到0” 的循環(huán)，結(jié)束條件盡量簡(jiǎn)單。應(yīng)盡可能在關(guān)鍵循環(huán)中采取上述的判斷形式，這樣可以在關(guān)鍵循環(huán)中省去一些不必要的比較語(yǔ)句，減少不必要的開(kāi)銷(xiāo)，提高性能。如下面二個(gè)示例：

fact1 和fact2中通過(guò)定義局部變量a來(lái)減少對(duì)n的load/store操作。fact2函數(shù)遵循了“與0比較”原則，省去了fact1編譯結(jié)果中的比較指令，并且，變量n在整個(gè)循環(huán)過(guò)程不參與運(yùn)算，也不需要保存。由于省去了寄存器分配，從而給其他部分程序的編譯帶來(lái)了方便，提高了運(yùn)行效率。

“減到0”的方法同樣適用于while和do語(yǔ)句。如果一個(gè)循環(huán)體只循環(huán)幾次，可以用展開(kāi)的方法提高運(yùn)行效率。當(dāng)循環(huán)展開(kāi)后，不需要循環(huán)計(jì)數(shù)器和相關(guān)的跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句，雖然代碼的長(zhǎng)度有所增加，但是得到了更高的執(zhí)行效率。

除法和求余

ARM 指令集中沒(méi)有提供整數(shù)的除法，除法是由C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)中的代碼（符號(hào)型_rt_sdiv和無(wú)符號(hào)型的_rt_udiv）實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)32位數(shù)的除法需要 20～140個(gè)周期，依賴(lài)于分子和分母的取值。除法操作所用的時(shí)間是一個(gè)時(shí)間常量乘每一位除法所需要的時(shí)間：

Time（分子/分母）=C0+C1×log2（分子/分母）

=C0+C1×（log2（分子）-log2（分母））

由于除法的執(zhí)行周期長(zhǎng)，耗費(fèi)的資源多，程序設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)盡量避免使用除法。以下是一些避免調(diào)用除法的變通辦法：

（1）在某些特定的程序設(shè)計(jì)時(shí)，可以把除法改寫(xiě)為乘法。例如：（x/y）>z，在已知y是正數(shù)而且y×z是整數(shù)的情況下，就可以寫(xiě)為x>（z×y）。

（2）盡可能使用2的次方作為除數(shù)，編譯器使用移位操作完成除法，如128就比100更加適合。在程序設(shè)計(jì)中，使用無(wú)符號(hào)型的除法要快于符號(hào)型的除法。

（3）使用求余運(yùn)算的一個(gè)目的是為了按模計(jì)算，這樣的操作有時(shí)可以使用if的判斷語(yǔ)句來(lái)完成，考慮如下的應(yīng)用：

uintcounter1（uintcount）uintcounter2（uintcount）

{{return（++count`）；if（++count>=60）}count=0;

return（count）；}

（4）對(duì)于一些特殊的除法和求余運(yùn)算，采用查找表的方法也可以獲得很好的運(yùn)行效果。

在除以某些特定的常數(shù)時(shí)，編寫(xiě)特定的函數(shù)完成此操作會(huì)比編譯產(chǎn)生的代碼效率高很多。ARM的C語(yǔ)言庫(kù)中就有二個(gè)這樣的符號(hào)型和無(wú)符號(hào)型數(shù)除以10的函數(shù)，用來(lái)完成十進(jìn)制數(shù)的快速運(yùn)算。在toolkit子目錄的examplesexplasmdiv.c和examplesthumbdiv.c文件中，有這二個(gè)函數(shù)的ARM和Thumb版本。