如何寫出高效優(yōu)美的單片機(jī)C語(yǔ)言代碼？

1，代碼穩(wěn)定，沒有隱患。

2，執(zhí)行效率高。

3，可讀性高。

4，便于移植。

下面發(fā)一些我在網(wǎng)上看到的技巧和自己的一些經(jīng)驗(yàn)來和大家分享;

1、如果可以的話少用庫(kù)函數(shù)，便于不同的mcu和編譯器間的移植

2、選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

應(yīng)該熟悉算法語(yǔ)言，知道各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，具體資料請(qǐng)參見相應(yīng)的參考資料，有很多計(jì)算機(jī)書籍上都有介紹。將比較慢的順序查找法用較快的二分查找或亂 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執(zhí)行的效率。.選擇一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也很重要，比如你在一堆 隨機(jī)存放的數(shù)中使用了大量的插入和刪除指令，那使用鏈表要快得多。數(shù)組與指針語(yǔ)句具有十分密碼的關(guān)系，一般來說，指針比較靈活簡(jiǎn)潔，而數(shù)組則比較直觀，容 易理解。對(duì)于大部分的編譯器，使用指針比使用數(shù)組生成的代碼更短，執(zhí)行效率更高。但是在Keil中則相反，使用數(shù)組比使用的指針生成的代碼更短。

3、使用盡量小的數(shù)據(jù)類型

能夠使用字符型(char)定義的變量，就不要使用整型(int)變量來定義;能夠使用整型變量定義的變量就不要用長(zhǎng)整型(long int)，能不使用浮點(diǎn)型(float)變量就不要使用浮點(diǎn)型變量。當(dāng)然，在定義變量后不要超過變量的作用范圍，如果超過變量的范圍賦值，C編譯器并不報(bào) 錯(cuò)，但程序運(yùn)行結(jié)果卻錯(cuò)了，而且這樣的錯(cuò)誤很難發(fā)現(xiàn)。在ICCAVR中，可以在Options中設(shè)定使用printf參數(shù)，盡量使用基本型參數(shù)(%c、 %d、%x、%X、%u和%s格式說明符)，少用長(zhǎng)整型參數(shù)(%ld、%lu、%lx和%lX格式說明符)，至于浮點(diǎn)型的參數(shù)(%f)則盡量不要使用，其 它C編譯器也一樣。在其它條件不變的情況下，使用%f參數(shù)，會(huì)使生成的代碼的數(shù)量增加很多，執(zhí)行速度降低。

4、使用自加、自減指令

通常使用自加、自減指令和復(fù)合賦值表達(dá)式(如a-=1及a+=1等)都能夠生成高質(zhì)量的程序代碼，編譯器通常都能夠生成inc和dec之類的指令， 而使用a=a+1或a=a-1之類的指令，有很多C編譯器都會(huì)生成二到三個(gè)字節(jié)的指令。在AVR單片適用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C編譯器 以上幾種書寫方式生成的代碼是一樣的，也能夠生成高質(zhì)量的inc和dec之類的的代碼。

5、減少運(yùn)算的強(qiáng)度

可以使用運(yùn)算量小但功能相同的表達(dá)式替換原來復(fù)雜的的表達(dá)式。如下：

(1)、求余運(yùn)算。

a=a%8;

可以改為：

a=a&7;

說明：位操作只需一個(gè)指令周期即可完成，而大部分的C編譯器的“%”運(yùn)算均是調(diào)用子程序來完成，代碼長(zhǎng)、執(zhí)行速度慢。通常，只要求是求2n方的余數(shù)，均可使用位操作的方法來代替。

(2)、平方運(yùn)算

a=pow(a,2.0);

可以改為：

a=a*a;

說明：在有內(nèi)置硬件乘法器的單片機(jī)中(如51系列)，乘法運(yùn)算比求平方運(yùn)算快得多，因?yàn)?strong>浮點(diǎn)數(shù)的求平方是通過調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn)的，在自帶硬件乘法器 的AVR單片機(jī)中，如ATMega163中，乘法運(yùn)算只需2個(gè)時(shí)鐘周期就可以完成。既使是在沒有內(nèi)置硬件乘法器的AVR單片機(jī)中，乘法運(yùn)算的子程序比平方 運(yùn)算的子程序代碼短，執(zhí)行速度快。

如果是求3次方，如：

a=pow(a,3.0);

更改為：

a=a*a*a;

則效率的改善更明顯。

(3)、用移位實(shí)現(xiàn)乘除法運(yùn)算

a=a*4;

b=b/4;

可以改為：

a=a<<2;

b=b>>2;

說明：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碼，而乘以其它的整數(shù)或除以任何 數(shù)，均調(diào)用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調(diào)用乘除法子程序生成的代碼效率高。實(shí)際上，只要是乘以或除以一個(gè)整數(shù)，均可以用移位的方法得到結(jié)果， 如：

a=a*9

可以改為：

a=(a<<3)+a

6、循環(huán)

(1)、循環(huán)語(yǔ)

對(duì)于一些不需要循環(huán)變量參加運(yùn)算的任務(wù)可以把它們放到循環(huán)外面，這里的任務(wù)包括表達(dá)式、函數(shù)的調(diào)用、指針運(yùn)算、數(shù)組訪問等，應(yīng)該將沒有必要執(zhí)行多次的操作全部集合在一起，放到一個(gè)init的初始化程序中進(jìn)行。

(2)、延時(shí)函數(shù)：

通常使用的延時(shí)函數(shù)均采用自加的形式：

void delay (void)

{

unsigned int i;

for (i=0;i<1000;i++)

;

}

將其改為自減延時(shí)函數(shù)：

void delay (void)

{

unsigned int i;

for (i=1000;i>0;i--)

;

}

兩個(gè)函數(shù)的延時(shí)效果相似，但幾乎所有的C編譯對(duì)后一種函數(shù)生成的代碼均比前一種代碼少1~3個(gè)字節(jié)，因?yàn)閹缀跛械腗CU均有為0轉(zhuǎn)移的指令，采用 后一種方式能夠生成這類指令。在使用while循環(huán)時(shí)也一樣，使用自減指令控制循環(huán)會(huì)比使用自加指令控制循環(huán)生成的代碼更少1~3個(gè)字母。但是在循環(huán)中有 通過循環(huán)變量“i”讀寫數(shù)組的指令時(shí)，使用預(yù)減循環(huán)時(shí)有可能使數(shù)組超界，要引起注意。

(3)while循環(huán)和do…while循環(huán)

用while循環(huán)時(shí)有以下兩種循環(huán)形式：

unsigned int i;

i=0;

while (i<1000)

{

i++;

//用戶程序

}

或：

unsigned int i;

i=1000;

do

i--;

//用戶程序

while (i>0);

在這兩種循環(huán)中，使用do…while循環(huán)編譯后生成的代碼的長(zhǎng)度短于while循環(huán)。

7、查表

在程序中一般不進(jìn)行非常復(fù)雜的運(yùn)算，如浮點(diǎn)數(shù)的乘除及開方等，以及一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型的插補(bǔ)運(yùn)算，對(duì)這些即消耗時(shí)間又消費(fèi)資源的運(yùn)算，應(yīng)盡量使用查 表的方式，并且將數(shù)據(jù)表置于程序存儲(chǔ)區(qū)。如果直接生成所需的表比較困難，也盡量在啟了，減少了程序執(zhí)行過程中重復(fù)計(jì)算的工作量。

8、其它

比如使用在線匯編及將字符串和一些常量保存在程序存儲(chǔ)器中，均有利于優(yōu)化

C語(yǔ)言宏定義技巧(常用宏定義)

寫好C語(yǔ)言，漂亮的宏定義很重要，使用宏定義可以防止出錯(cuò)，提高可移植性，可讀性，方便性 等等。下面列舉一些成熟軟件中常用得宏定義。。。。。。

相關(guān)鏈接：新手入門系列中的C語(yǔ)言優(yōu)秀編程風(fēng)格說明：http://www.avrvi.com/start/guide_avr_c_good.html

CODE:

1，防止一個(gè)頭文件被重復(fù)包含

#ifndef COMDEF_H

#define COMDEF_H

//頭文件內(nèi)容

#endif

2，重新定義一些類型，防止由于各種平臺(tái)和編譯器的不同，而產(chǎn)生的類型字節(jié)數(shù)差異，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 */

//下面的不建議使用

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個(gè)字節(jié)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，得到一個(gè)field在結(jié)構(gòu)體(struct)中的偏移量

#define FPOS( type, field )

/*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */

6,得到一個(gè)結(jié)構(gòu)體中field所占用的字節(jié)數(shù)

#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )

7，按照LSB格式把兩個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)化為一個(gè)Word

#define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )

8，按照LSB格式把一個(gè)Word轉(zhuǎn)化為兩個(gè)字節(jié)

#define FLOPW( ray, val )

(ray)[0] = ((val) / 256);

(ray)[1] = ((val) & 0xFF)

9，得到一個(gè)變量的地址(word寬度)

#define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )

#define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )

10，得到一個(gè)字的高位和低位字節(jié)

#define WORD_LO(xxx) ((byte) ((word)(xxx) & 255))

#define WORD_HI(xxx) ((byte) ((word)(xxx) >> 8))

11，返回一個(gè)比X大的最接近的8的倍數(shù)

#define RND8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )

12，將一個(gè)字母轉(zhuǎn)換為大寫

#define UPCASE( c ) ( ((c) >= a && (c) <= z) ? ((c) - 0x20) : (c) )

13，判斷字符是不是10進(jìn)值的數(shù)字

#define DECCHK( c ) ((c) >= 0 && (c) <= 9)

14，判斷字符是不是16進(jìn)值的數(shù)字

#define HEXCHK( c ) ( ((c) >= 0 && (c) <= 9) ||

((c) >= A && (c) <= F) ||

((c) >= a && (c) <= f) )

15，防止溢出的一個(gè)方法

#define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

16，返回?cái)?shù)組元素的個(gè)數(shù)

#define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )

17，返回一個(gè)無符號(hào)數(shù)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，對(duì)于IO空間映射在存儲(chǔ)空間的結(jié)構(gòu)，輸入輸出處理

#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,使用一些宏跟蹤調(diào)試

A N S I標(biāo)準(zhǔn)說明了五個(gè)預(yù)定義的宏名。它們是：

_ L I N E _

_ F I L E _

_ D A T E _

_ T I M E _

_ S T D C _

如果編譯不是標(biāo)準(zhǔn)的，則可能僅支持以上宏名中的幾個(gè)，或根本不支持。記住編譯程序也許還提供其它預(yù)定義的宏名。

_ L I N E _及_ F I L E _宏指令在有關(guān)# l i n e的部分中已討論，這里討論其余的宏名。

_ D AT E _宏指令含有形式為月/日/年的串，表示源文件被翻譯到代碼時(shí)的日期。

源代碼翻譯到目標(biāo)代碼的時(shí)間作為串包含在_ T I M E _中。串形式為時(shí)：分：秒。

如果實(shí)現(xiàn)是標(biāo)準(zhǔn)的，則宏_ S T D C _含有十進(jìn)制常量1。如果它含有任何其它數(shù)，則實(shí)現(xiàn)是非標(biāo)準(zhǔn)的。

可以定義宏，例如: 當(dāng)定義了_DEBUG，輸出數(shù)據(jù)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

20，宏定義防止使用時(shí)錯(cuò)誤用小括號(hào)包含。

例如：#define ADD(a,b) (a+b)

用do{}while(0)語(yǔ)句包含多語(yǔ)句防止錯(cuò)誤

例如：#difne DO(a,b) a+b;

a++;

應(yīng)用時(shí)：if(….)

DO(a,b); //產(chǎn)生錯(cuò)誤

else

解決方法: #difne DO(a,b) do{a+b;

a++;}while(0)

宏中"#"和"##"的用法

一、一般用法

我們使用#把宏參數(shù)變?yōu)橐粋€(gè)字符串,用##把兩個(gè)宏參數(shù)貼合在一起.

用法:

#include

#include

using namespace std;

#define STR(s) #s

#define CONS(a,b) int(a##e##b)

int main()

{

printf(STR(vck)); // 輸出字符串"vck"

printf("%dn", CONS(2,3)); // 2e3 輸出:2000

return 0;

}

二、當(dāng)宏參數(shù)是另一個(gè)宏的時(shí)候

需要注意的是凡宏定義里有用#或##的地方宏參數(shù)是不會(huì)再展開.

1, 非#和##的情況

#define TOW (2)

#define MUL(a,b) (a*b)

printf("%d*%d=%dn", TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));

這行的宏會(huì)被展開為：

printf("%d*%d=%dn", (2), (2), ((2)*(2)));

MUL里的參數(shù)TOW會(huì)被展開為(2).

2, 當(dāng)有#或##的時(shí)候

#define A (2)

#define STR(s) #s

#define CONS(a,b) int(a##e##b)

printf("int max: %sn", STR(INT_MAX)); // INT_MAX #include

這行會(huì)被展開為：

printf("int max: %sn", "INT_MAX");

printf("%sn", CONS(A, A)); // compile error

這一行則是：

printf("%sn", int(AeA));

INT_MAX和A都不會(huì)再被展開, 然而解決這個(gè)問題的方法很簡(jiǎn)單. 加多一層中間轉(zhuǎn)換宏. 加這層宏的用意是把所有宏的參數(shù)在這層里全部展開, 那么在轉(zhuǎn)換宏里的那一個(gè)宏(_STR)就能得到正確的宏參數(shù).

#define A (2)

#define _STR(s) #s

#define STR(s) _STR(s) // 轉(zhuǎn)換宏

#define _CONS(a,b) int(a##e##b)

#define CONS(a,b) _CONS(a,b) // 轉(zhuǎn)換宏

printf("int max: %sn", STR(INT_MAX)); // INT_MAX,int型的最大值，為一個(gè)變量 #include

輸出為: int max: 0x7fffffff

STR(INT_MAX) --> _STR(0x7fffffff) 然后再轉(zhuǎn)換成字符串;

printf("%dn", CONS(A, A));

輸出為：200

CONS(A, A) --> _CONS((2), (2)) --> int((2)e(2))

三、#和##的一些應(yīng)用特例

1、合并匿名變量名

#define ___ANONYMOUS1(type, var, line) type var##line

#define __ANONYMOUS0(type, line) ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)

#define ANONYMOUS(type) __ANONYMOUS0(type, __LINE__)

例：ANONYMOUS(static int); 即: static int _anonymous70; 70表示該行行號(hào);

第一層：ANONYMOUS(static int); --> __ANONYMOUS0(static int, __LINE__);

第二層： --> ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);

第三層： --> static int _anonymous70;

即每次只能解開當(dāng)前層的宏，所以__LINE__在第二層才能被解開;

2、填充結(jié)構(gòu)

#define FILL(a) {a, #a}

enum IDD{OPEN, CLOSE};

typedef struct MSG{

IDD id;

const char * msg;

}MSG;

MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};

相當(dāng)于：

MSG _msg[] = {{OPEN, "OPEN"},

{CLOSE, "CLOSE"}};

3、記錄文件名

#define _GET_FILE_NAME(f) #f

#define GET_FILE_NAME(f) _GET_FILE_NAME(f)

static char FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);

4、得到一個(gè)數(shù)值類型所對(duì)應(yīng)的字符串緩沖大小 #define _TYPE_BUF_SIZE(type) sizeof #type #define TYPE_BUF_SIZE(type) _TYPE_BUF_SIZE(type) char buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)]; --> char buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)]; --> char buf[sizeof "0x7fffffff"]; 這里相當(dāng)于： char buf[11];