如何優(yōu)化單片機(jī)C語言代碼

如何優(yōu)化單片機(jī)C語言代碼(程序員必讀)

1、選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ig 5Ce;P8R
應(yīng)該熟悉算法語言，知道各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，具體資料請參見相應(yīng)的參考資料，有 Y YA/QLJ6
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 [U`si
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 WNC["b[BFc
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 MOF?ni
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。 _/l3W4~{
數(shù)組與指針語句具有十分密碼的關(guān)系，一般來說，指針比較靈活簡潔，而數(shù)組則比 IM5NL~:
較直觀，容易理解。對于大部分的編譯器，使用指針比使用數(shù)組生成的代碼更短， X7cu+oyv
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。。 ,Lf)9$j+
+__%=}) 7k
@e #eL=

2、使用盡量小的數(shù)據(jù)類型 |++: K
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 ["x wd
整型變量定義的變量就不要用長整型(long int)，能不使用浮點(diǎn)型(float)變量就 P+rtTK#
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 _USh3
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 `i!Uner
發(fā)現(xiàn)。 {!7TN Be
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、 >s=1zLx
%d、%x、%X、%u和%s格式說明符)，少用長整型參數(shù)(%ld、%lu、%lx和%lX格式說明 {Br.Uz{
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 g#]JL@
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。 B5E
[ + >~+

3、使用自加、自減指令 pv ))
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 B+?afPV(
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 nQ_E]Tr3
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、 w6c=Q%
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 ; {sTX
的inc和dec之類的的代碼。 )g eTt
B#OKQ~(v

4、減少運(yùn)算的強(qiáng)度 P|HLur:W
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： ynq#9)O
(1)、求余運(yùn)算。 h. $vMae
a="a"%8; U#j$Vp1
可以改為： qwezf(gMO
a="a"7; }(:V[IwY
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) Yc*Hh n?[
用子程序來完成，代碼長、執(zhí)行速度慢。通常，只要求是求2n方的余數(shù)，均可使用 dzFID/2
位操作的方法來代替。 '}u+mMk#
qF:u,? 7y
(2)、平方運(yùn)算 =e3qj8cC
a="pow"(a,2.0); A Az2,5+3
可以改為： ^2 +$-4
a="a"*a; 0a0HCra
說明：在有內(nèi)置硬件乘法器的單片機(jī)中(如51系列)，乘法運(yùn)算比求平方運(yùn)算快得多 fT"tHK0ER-
，因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)的求平方是通過調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn)的，在自帶硬件乘法器的AVR單片 Q7X Zh@
機(jī)中，如ATMega163中，乘法運(yùn)算只需2個(gè)時(shí)鐘周期就可以完成。既使是在沒有內(nèi)置 HQqb*.w
硬件乘法器的AVR單片機(jī)中，乘法運(yùn)算的子程序比平方運(yùn)算的子程序代碼短，執(zhí)行 + 4(7@GW
速度快。 h3](wcZl?
如果是求3次方，如： :g6'Q,|Z6q
a="pow"(a,3.0); -!!% 3 S
更改為： -faLjMp
a="a"*a*a； DFRn$tY0^
則效率的改善更明顯。 l"T+d$Z
>K:E?Ak@
(3)、用移位實(shí)現(xiàn)乘除法運(yùn)算 l2H:$TXP[
a="a"*4; yAgD_(U'
b="b/4"; + ~48S
可以改為： kE8"j [
a="a"2; xuA9/
b="b">>2; T+F7oz y=
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 W]mPn,'
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 y8) .2]^7
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， XQWO2wo:
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： ]]B wl{
a="a"*9 yDZtHp. mM
可以改為： 8s:$ez0!
a=(a3)+a gV+.nsh6-
:,]H~4U

5、循環(huán) 8~e Saa
(1)、循環(huán)語 ^-q^V cN
對于一些不需要循環(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 ]hzk+ou
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 LZp6m
全部集合在一起，放到一個(gè)init的初始化程序中進(jìn)行。 :-jBeg
7U ^X tO7
(2)、延時(shí)函數(shù)： */{4>W
通常使用的延時(shí)函數(shù)均采用自加的形式： ODnWPT{x!
void delay (void) g^dQ[=(74
{ r;= W66?r
unsigned int i; d'V@_HZ_
for (i=0;i1000;i++) JffvW{5cK
; Dt?"xs5
} 4:7+8h
將其改為自減延時(shí)函數(shù)： -5prF.!
void delay (void) KBCY@'
{ |}M4cL+
unsigned int i; Sm*KgAcdx
for (i=1000;i>0;i--) zLdL/T-n
; x w!+u'g
} Qk span>
兩個(gè)函數(shù)的延時(shí)效果相似，但幾乎所有的C編譯對后一種函數(shù)生成的代碼均比前一 L BM*=g1{
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 ~+7DL,9
夠生成這類指令。 "D>h
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 @Y`mR`]|:
成的代碼更少1~3個(gè)字母。 BLXjYQv
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 w5b`sR7`
數(shù)組超界，要引起注意。 )+V]-B6Zv
: JN xAr
(3)while循環(huán)和do…while循環(huán) )w=>|2pT
用while循環(huán)時(shí)有以下兩種循環(huán)形式： [:+ `
unsigned int i; :)w
i="0"; YU.4AFxub
while (i1000) kX9{0k
{ l7X%@srn
i++; m Ryh$LtQ`
//用戶程序 9pjyjp%#
} |"RlG*%
或： f] Ng
unsigned int i; m:!$w8
i="1000"; 7adI fAI
do =$EB{6=%
i--; W @.oUfo9
//用戶程序 b; Olb83
while (i>0); ;7CXe*z
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度短于while循環(huán)。 a>7N~L'.G
D^>ih%

6、查表 =2d87b)
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 ~y!vq2z
數(shù)學(xué)模型的插補(bǔ)運(yùn)算，對這些即消耗時(shí)間又消費(fèi)資源的運(yùn)算，應(yīng)盡量使用查表的方 C3Je/D
式，并且將數(shù)據(jù)表置于程序存儲區(qū)。如果直接生成所需的表比較困難，也盡量在啟 ;{!Vt4;W
了，減少了程序執(zhí)行過程中重復(fù)計(jì)算的工作量。 *$Y(r:Af
77cUy,C

7、其它 C;D>k lJN
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器中，均有利于優(yōu)化。