黑马程序员技术交流社区

标题: 程序之衷，除了数据结构和算法，我们还有什么？ [打印本页]

---

作者: YuePr    时间: 2015-12-3 18:23
标题: 程序之衷，除了数据结构和算法，我们还有什么？


因为楼主正是电子信息工程专业，因此，下文中会有比较多的设计底层mcu开发相关...读者请选择性阅读！！！
由C语言代码形成可执行程序,需要经过编译-汇编-连接三个阶段。编译过程把C语言文本文件生成汇编程序,汇编过程把汇编程序形成二进制机器代码, 连接过程则将各个源文件生成的二进制机器代码文件组合成一个文件。 C语言编写的程序经过编译-连接后,将形成一个统一文件。

       1、使用自加、自减指令
   
       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单片机适用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C编译器上，以上几种书写方式生成的代码是一样的，也能够生成高质量的inc和dec之类的的代码。
   
       2、查表
   
       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，也应尽量减少了程序执行过程中重复计算的工作量。
   
       3、选择合适的算法和数据结构
   
       需要熟悉算法语言，知道各种算法的优缺点。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找法代替，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执行的效率。选择一种合适的数据结构也很重要，一般来说，指针比较灵活简洁，而数组则比较直观，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，执行效率更高。但是在Keil中则相反，使用数组比使用指针生成的代码更短。
   
       4、使用尽量小的数据类型
   
       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发现。
   
       5、减少运算的强度
   
       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：
   
    （1）、求余运算
   
       如：a=a%8;可以改为：a=a&7;
   
       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，均可使用位操作的方法来代替。
   
    （2）、平方运算
   
       如：a=pow（a,2.0）；可以改为：a=a*a;
   
       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，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，执行速度快。
   
       如果是求3次方，如：a=pow（a,3.0）；更改为：a=a*a*a;
   
       则效率的改善更明显。
   
    （3）、用移位实现乘除法运算
   
       如：a=a*4;b=b/4;可以改为：a=a《2;b=b》2;
   
       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，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：a=a*9可以改为：a=（a《3）+a
   
       6、循环
   
    （1）、循环语
   
       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全部集合在一起，放到一个init的初始化程序中进行。
   
    （2）、延时函数：
   
      通常使用的延时函数均采用自加的形式：
   
       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 方式能够生成这类指令。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成的代码更少1~3个字母。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数组超界，要引起注意。
   
    （3）while循环和do…while循环
   
       用while循环时有以下两种循环形式：
   
       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。
   
       7、其它
   
       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。

---

欢迎光临 黑马程序员技术交流社区 (http://bbs.itheima.com/)

黑马程序员IT技术论坛 X3.2