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本帖最后由 倾心莫若初见 于 2016-12-27 14:33 编辑


       C语言是很多程序猿的入门语言,而且C语言也是一门用不过时的语言。编写高效简洁的C语言代码,是许多软件工程师追求的目标。今天黑马程序员C/C++学科针对编程工作中的一些体会和经验给大家做相关的阐述。

第一招:以空间换时间

       计算机程序中最大的矛盾是空间和时间的矛盾,那么,从这个角度出发逆向思维来考虑程序的效率问题,我们就有了解决问题的第1招--以空间换时间。比如说字符串的赋值:

方法A:通常的办法
#define LEN 32
char string1[LEN];
memset(string1, 0, LEN);
strcpy(string1, "This is a example!!");

方法B:
const charstring2[LEN] ="This is a example!";
char * cp;
cp = string2 ;
       从上面的例子可以看出,A和B的效率是不能比的。在同样的存储空间下,B直接使用指针就可以操作了,而A需要调用两个字符函数才能完成。B的缺点在于灵活性没有A好。在需要频繁更改一个字符串内容的时候,A具有更好的灵活性;如果采用方法B,则需要预存许多字符串,虽然占用了大量的内存,但是获得了程序执行的高效率。

第二招:数学方法解决问题

       现在我们演绎高效C语言编写的第二招--采用数学方法来解决问题。数学是计算机之母,没有数学的依据和基础,就没有计算机的发展,所以在编写程序的时候,采用一些数学方法会对程序的执行效率有数量级的提高。举例如下,求 1~100的和。
方法C:
int I , j;
for (I = 1;I<=100; I ++)
{
 j += I;
}

方法D
int I;
I = (100 *(1+100)) / 2;

        这个例子是我印象最深的一个数学用例,是我的计算机启蒙老师考我的。当时我只有小学三年级,可惜我当时不知道用公式 N×(N+1)/ 2 来解决这个问题。方法E循环了100次才解决问题,也就是说最少用了100个赋值,100个判断,200个加法(I和j);而方法F仅仅用了1个加法,1 次乘法,1次除法。效果自然不言而喻。所以,现在我在编程序的时候,更多的是动脑筋找规律,最大限度地发挥数学的威力来提高程序运行的效率。

第三招:使用位操作

        实现高效的C语言编写的第三招——使用位操作。减少除法和取模的运算。在计算机程序中数据的位是可以操作的最小数据单位,理论上可以用"位运算"来完成所有的运算和操作。一般的位操作是用来控制硬件的,或者做数据变换使用,但是,灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。举例如下:

方法E
int I,J;
I = 257 / 8;
J = 456 % 32;

方法F
int I,J;
I = 257>>3;
J = 456 - (456>> 4 << 4);

       在字面上好像F比E麻烦了好多,但是,仔细查看产生的汇编代码就会明白,方法E调用了基本的取模函数和除法函数,既有函数调用,还有很多汇编代码和寄存器参与运算;而方法F则仅仅是几句相关的汇编,代码更简洁,效率更高。当然,由于编译器的不同,可能效率的差距不大,但是,以我目前遇到的MS C ,ARM C 来看,效率的差距还是不小。相关汇编代码就不在这里列举了。

        运用这招需要注意的是,因为CPU的不同而产生的问题。比如说,在PC上用这招编写的程序,并在PC上调试通过,在移植到一个16位机平台上的时候,可能会产生代码隐患。所以只有在一定技术进阶的基础下才可以使用这招。

用移位实现乘除法运算
  a=a*4;
  b=b/4;
  可以改为:
  a=a<<2;
  b=b>>2;
  说明:
  除2 = 右移1位 乘2 = 左移1位
  除4 = 右移2位 乘4 = 左移2位
  除8 = 右移3位 乘8 = 左移3位
  ... ...
       通常如果需要乘以或除以2的n次方,都可以用移位的方法代替。 大部分的C编译器,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。

第四招:汇编嵌入

        高效C语言编程的必杀技,第四招——嵌入汇编。"在熟悉汇编语言的人眼里,C语言编写的程序都是垃圾"。这种说法虽然偏激了一些,但是却有它的道理。汇编语言是效率最高的计算机语言,但是,不可能靠着它来写一个操作系统吧?所以,为了获得程序的高效率,我们只好采用变通的方法--嵌入汇编,混合编程。举例如下,将数组一赋值给数组二,要求每一字节都相符。

charstring1[1024],string2[1024];
方法G
int i;
for (i =0;i<1024;i++)
 *(string2 + i) =*(string1 + i)

方法H
#ifdef _PC_
int I;
for (I =0;I<1024;I++)
*(string2 + I)= *(string1 + I);
#else
#ifdef _ARM_
__asm
{
 MOV R0,string1
 MOV R1,string2
 MOV R2,#0
loop:
 LDMIA R0!,[R3-R11]
 STMIA R1!,[R3-R11]
 ADD R2,R2,#8
 CMP R2, #400
 BNE loop
}
#endif

       方法G是最常见的方法,使用了1024次循环;方法H则根据平台不同做了区分,在ARM平台下,用嵌入汇编仅用128次循环就完成了同样的操作。这里有朋友会说,为什么不用标准的内存拷贝函数呢?这是因为在源数据里可能含有数据为0的字节,这样的话,标准库函数会提前结束而不会完成我们要求的操作。这个例程典型应用于LCD数据的拷贝过程。根据不同的CPU,熟练使用相应的嵌入汇编,可以大大提高程序执行的效率。

       虽然是必杀技,但是如果轻易使用会付出惨重的代价。这是因为,使用了嵌入汇编,便限制了程序的可移植性,使程序在不同平台移植的过程中,卧虎藏龙,险象环生!同时该招数也与现代软件工程的思想相违背,只有在迫不得已的情况下才可以采用。
今天分享到这里,大家有遇到什么问题可以在下方留言哦!



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