硬件工程師的10個C語言技巧

　　硬件設(shè)計(jì)師最常見的工作內(nèi)容是通過寫代碼來測試硬件。這10個C語言技巧(C語言仍然是常見的選擇)可以幫助設(shè)計(jì)師避免因基礎(chǔ)性錯誤而導(dǎo)致某些缺陷的產(chǎn)生并造成維護(hù)方面的困擾。

　　為了成功的推出一個產(chǎn)品，軟件開發(fā)過程本身需要經(jīng)歷無數(shù)的實(shí)踐風(fēng)險和障礙。任何工程師最不希望的事情就是因所使用語言或工具而帶來的挑戰(zhàn)。因此，這就需要硬件設(shè)計(jì)師編寫代碼來測試硬件的工作狀況，在資源受限的情況下，還需要開發(fā)硬件和嵌入式軟件。盡管工具和結(jié)構(gòu)化編程已經(jīng)有了很大進(jìn)展，但通常選擇的仍然是C語言，基礎(chǔ)性錯誤的不斷發(fā)生，仍會導(dǎo)致某些缺陷的產(chǎn)生并造成維護(hù)方面的困擾。為竭力避免這些C編程陷阱，這里有10個C語言技巧供硬件工程師參考。

　　技巧#1:不要使用“GOTO”語句

　　二十幾年前，當(dāng)計(jì)算機(jī)編程尚處于起步階段時，程序流程是由“GOTO”語句來控制。該類語句允許程序員對當(dāng)前代碼行斷行，而直接進(jìn)入另一個不同的代碼段。列表1為簡單的示例。

　　列表1 使用GOTO語句

　　編程語言終究開始引入了函數(shù)的概念，即允許程序?qū)Υa進(jìn)行斷行。如果已經(jīng)完成，不再使用goto語句來表示代碼的斷行。函數(shù)調(diào)用后，函數(shù)將回到下一條指令。列表2為示例。這一做法改善了程序結(jié)構(gòu)，提高了可讀性。自此，這被視為編寫程序的正確方法。只要看到或想到goto語句，就會讓軟件工程師退縮，產(chǎn)生本能的厭惡。其中一個主要的原因是，一個遍布goto語句的程序會讓讓人很難抓住重心，不便于對程序的理解和維護(hù)。

　　列表2 用函數(shù)控制流程

　　技巧#2:使用FOR(;;)或While(1)

　　如果goto語句已經(jīng)過時，那么對程序創(chuàng)建無限循環(huán)應(yīng)該如何去做呢，這是一些硬件工程師可能會疑惑的問題。畢竟，之前都是通過創(chuàng)建一個goto語句然后再返回到main語句。解決這一問題就要利用C語言中已經(jīng)存在的循環(huán)語句for和while(列表3和4)。

　　列表3 使用一個無限的For循環(huán)

　　列表4 使用一個無限的While循環(huán)

　　列表中的循環(huán)條件相對比較簡單。for循環(huán)無非是以無條件情況使用條件語句。而另一方面，while循環(huán)是語句為真即予執(zhí)行，這等同對任何條件的非零值。

　　技巧#3:使用合適的條件語句

　　除代碼的可讀性之外，程序的執(zhí)行時間還主要依賴于做決定時所選擇的條件結(jié)構(gòu)類型。許多硬件工程師都熟悉簡單的if語句的使用。然而，有時工程師可能沒有意識到，如果第一個條件不正確，還可以使用else或else if語句。這可以節(jié)省處理器時間，而不必評估另一個條件語句。在列表5所示的前半部分代碼中，如果Var值為1，則代碼仍會查看Var是否為0。而在用了else語句的后半部分代碼中，只評估第一個語句，之后就繼續(xù)走下面的代碼，這樣就節(jié)省了時鐘周期，使代碼更加清晰。

　　列表5 用If/Else替代只用If

　　If/else if/else語句可能并不永遠(yuǎn)適用。如果需要檢查若干個可能的條件，switch語句可能更合適。這樣，處理器可以評估語句，然后從一個答案列表中選擇下一步動作，而不用連續(xù)地評估一堆條件。列表6顯示的例子與列表5示例的類型相同。

　　列表6 使用Switch語句

　　以上示例的寓意是，讓條件語句的選擇更開放，以選擇出最適合的語句。這種做法使程序結(jié)構(gòu)更簡單，便于理解程序流程，縮短處理器的額外時鐘周期。

　　技巧#4:避免使用匯編語言

　　微處理器的自然語言為匯編語言指令。為低級別機(jī)器語言編程可能會為處理器提供更高效的代碼。然而，人類并不是天生就會這種語言，并且經(jīng)驗(yàn)表明，編寫匯編語言會造成誤解。誤解會導(dǎo)致維護(hù)不當(dāng)，更甚者，可能會使系統(tǒng)到處是bug.一般建議避免使用匯編語言。實(shí)際上，現(xiàn)在大多數(shù)編譯器都能編譯出非常高效的代碼。采用C語言或C++語言等高級語言的開發(fā)，能獲得更有序的結(jié)構(gòu)，便于理解和維護(hù)，使代碼的整體效果更好。列表7給出了一個示例，比較了使一個32位變量遞增所使用的匯編代碼和C語言代碼。

　　列表7 用匯編和C語言完成一個變量的遞增

　　匯編

　　C代碼