原创如何优化单片机C语言代码(程序员必读)

 2008-8-31 17:43  2511 9 10 分类: MCU/ 嵌入式

如何优化单片机C语言代码(程序员必读)

1、选择合适的算法和数据结构 ig 5Ce;P8R
应该熟悉算法语言，知道各种算法的优缺点，具体资料请参见相应的参考资料，有 Y YA/QLJ6
很多计算机书籍上都有介绍。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找 [\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
提高程序执行的效率。.选择一种合适的数据结构也很重要，比如你在一堆随机存 MOF?ni
放的数中使用了大量的插入和删除指令，那使用链表要快得多。 _/l3W4~{
数组与指针语句具有十分密码的关系，一般来说，指针比较灵活简洁，而数组则比 IM<5NL~:
较直观，容易理解。对于大部分的编译器，使用指针比使用数组生成的代码更短， X&7cu+oyv
执行效率更高。但是在Keil中则相反，使用数组比使用的指针生成的代码更短。。 ,Lf)9$j+
+__%=}) 7k
@e #eL=
3、使用尽量小的数据类型 |++: <K
能够使用字符型(char)定义的变量，就不要使用整型(int)变量来定义；能够使用 ["x w&d
整型变量定义的变量就不要用长整型(long int)，能不使用浮点型(float)变量就 P+rtTK#
不要使用浮点型变量。当然，在定义变量后不要超过变量的作用范围，如果超过变 _US\&h3
量的范围赋值，C编译器并不报错，但程序运行结果却错了，而且这样的错误很难 `i!Uner
发现。 {!7TN< Be
在ICCAVR中，可以在Options中设定使用printf参数，尽量使用基本型参数(%c、 >s=1zLx
%d、%x、%X、%u和%s格式说明符)，少用长整型参数(%ld、%lu、%lx和%lX格式说明 {Br.Uz{
符)，至于浮点型的参数(%f)则尽量不要使用，其它C编译器也一样。在其它条件不 g#\]JL@
变的情况下，使用%f参数，会使生成的代码的数量增加很多，执行速度降低。 < B5E&
[ + >~+
4、使用自加、自减指令 p&v))
通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1及a+=1等)都能够生成高质量的 B+?afPV(
程序代码，编译器通常都能够生成inc和dec之类的指令，而使用a=a+1或a=a-1之类 nQ_E]Tr3
的指令，有很多C编译器都会生成二到三个字节的指令。在AVR单片适用的ICCAVR、 w6c=Q%
GCCAVR、IAR等C编译器以上几种书写方式生成的代码是一样的，也能够生成高质量 ;<{sTX
的inc和dec之类的的代码。 )g eTt
B#OKQ~(v
5、减少运算的强度 P|HL<\ur:W
可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。如下： ynq#9)O
(1)、求余运算。 h. $vMae
a="a"%8; U#j&$Vp1
可以改为： qwezf(gMO
a="a"&7; }(:V[IwY
说明：位操作只需一个指令周期即可完成，而大部分的C编译器的“%”运算均是调 Yc*Hh n?[
用子程序来完成，代码长、执行速度慢。通常，只要求是求2n方的余数，均可使用 dzFID/2
位操作的方法来代替。 '}u+mMk#
qF:u,?7y
(2)、平方运算 =e3qj8cC<
a="pow"(a,2.0); AAz2,5+3
可以改为： ^2 +$-4
a="a"*a; 0a0HCra
说明：在有内置硬件乘法器的单片机中(如51系列)，乘法运算比求平方运算快得多 fT"tHK0ER-
，因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的，在自带硬件乘法器的AVR单片 Q7X Zh@
机中，如ATMega163中，乘法运算只需2个时钟周期就可以完成。既使是在没有内置 HQqb*.w
硬件乘法器的AVR单片机中，乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短，执行 + 4(7@GW
速度快。 h3](wcZl?
如果是求3次方，如： :g6'Q,|Z6q
a="pow"(a,3.0); -!!% 3S
更改为： -faLjMp
a="a"*a*a； DFRn$tY0^
则效率的改善更明显。 l"T+d$Z
>K:\E?Ak@
(3)、用移位实现乘除法运算 l2H:$TXP[
a="a"*4; yAgD_(U'
b="b/4"; + ~48S
可以改为： kE8"j[
a="a"<<2; xuA9/
b="b">>2; T+F7oz y=
说明：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]m&Pn,'
乘以2n，都可以生成左移的代码，而乘以其它的整数或除以任何数，均调用乘除法 y<8) .2]^7
子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上， XQWO<2wo:&
只要是乘以或除以一个整数，均可以用移位的方法得到结果，如： ]]B wl{
a="a"*9 yDZtHp. mM
可以改为： 8s:$ez0!
a=(a<<3)+a gV+.nsh6-
:,]H~4U
6、循环 8~e Saa
(1)、循环语 ^-q^V cN
对于一些不需要循环变量参加运算的任务可以把它们放到循环外面，这里的任务包 ]hzk+ou
括表达式、函数的调用、指针运算、数组访问等，应该将没有必要执行多次的操作 LZp6m
全部集合在一起，放到一个init的初始化程序中进行。 :-jBeg<
7U ^X tO7
(2)、延时函数： */{4>W
通常使用的延时函数均采用自加的形式： ODnWPT{x!
void delay (void) g^dQ[=(74
{ r;= W66?r
unsigned int i; d'V@_HZ_
for (i=0;i<1000;i++) JffvW{5cK
; Dt?"xs5
} 4:&7+8h
将其改为自减延时函数： -5prF.!
void delay (void) KBCY@'
{ |}M4cL+
unsigned int i; Sm*Kg\Acdx
for (i=1000;i>0;i--) zLdL/T-n
; x w!+u'g
} Qk
两个函数的延时效果相似，但几乎所有的C编译对后一种函数生成的代码均比前一 L BM*=g1{
种代码少1~3个字节，因为几乎所有的MCU均有为0转移的指令，采用后一种方式能 ~\+7DL,9
够生成这类指令。 "D>h
在使用while循环时也一样，使用自减指令控制循环会比使用自加指令控制循环生 @Y`mR`]|:
成的代码更少1~3个字母。 BL\XjYQv
但是在循环中有通过循环变量“i”读写数组的指令时，使用预减循环时有可能使 w5b`sR\7`
数组超界，要引起注意。 <)+V]-B6Zv
: JN xAr
(3)while循环和do…while循环 )w=>|2pT
用while循环时有以下两种循环形式： [:+ `
unsigned int i; :\)w
i="0"; YU.4AFxub
while (i<1000) kX9{0k
{ l7X%@srn
i++; mRyh$LtQ`
//用户程序 9pjyjp%#
} |"Rl\G*%
或： f] Ng
unsigned int i; m:!<$w8
i="1000"; 7adIfAI
do =&$EB{6=%
i--; W @.oUfo9
//用户程序 <b; Olb83
while (i>0); <;7CXe*z
在这两种循环中，使用do…while循环编译后生成的代码的长度短于while循环。 a>7N~L'.G
D^>i\h%
7、查表 =2d87b)
在程序中一般不进行非常复杂的运算，如浮点数的乘除及开方等，以及一些复杂的 ~y!vq2z &
数学模型的插补运算，对这些即消耗时间又消费资源的运算，应尽量使用查表的方 C\3Je/D
式，并且将数据表置于程序存储区。如果直接生成所需的表比较困难，也尽量在启 ;{!Vt&4;W
了，减少了程序执行过程中重复计算的工作量。 *$Y(r:Af<
77cUy,C
8、其它 C;D>k lJN
比如使用在线汇编及将字符串和一些常量保存在程序存储器中，均有利于优化