如何优化单片机C语言代码

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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=

2、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&
 [ + >~+

3、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

4、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); A Az2,5+3
可以改为: ^2 +$-4
  a="a"*a; 0a0HCra
说明:在有内置硬件乘法器的单片机中(如51系列),乘法运算比求平方运算快得多 fT"tHK0ER-
,因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的,在自带硬件乘法器的AVR单片 Q7X Zh@
机中,如ATMega163中,乘法运算只需2个时钟周期就可以完成。既使是在没有内置 HQqb*.w
硬件乘法器的AVR单片机中,乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短,执行 + 4(7@GW
速度快。 h3](wcZl?
如果是求3次方,如: :g6'Q,|Z6q
  a="pow"(a,3.0); -!!% 3 S
更改为:  -faLjMp
  a="a"*a*a; DFRn$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

5、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< span>
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
  { @srn">l7X%@srn
    i++; m Ryh$LtQ`
  //用户程序 9pjyjp%#
  } |"Rl\G*%
或: f] Ng
unsigned int i; m:!<$w8
  i="1000"; 7adI fAI
  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%

6、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

7、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。

 

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