如何優(yōu)化單片機(jī)中的C程序

1、選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
應(yīng)該熟悉算法語(yǔ)言，知道各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，具體資料請(qǐng)參見(jiàn)相應(yīng)的參考資料，有
很多計(jì)算機(jī)書(shū)籍上都有介紹。將比較慢的順序查找法用較快的二分查找或亂序查找
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
提高程序執(zhí)行的效率。.選擇一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也很重要，比如你在一堆隨機(jī)存
放的數(shù)中使用了大量的插入和刪除指令，那使用鏈表要快得多。
數(shù)組與指針語(yǔ)句具有十分密碼的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，指針比較靈活簡(jiǎn)潔，而數(shù)組則比
較直觀，容易理解。對(duì)于大部分的編譯器，使用指針比使用數(shù)組生成的代碼更短，
執(zhí)行效率更高。但是在Keil中則相反，使用數(shù)組比使用的指針生成的代碼更短。


2、使用盡量小的數(shù)據(jù)類(lèi)型
能夠使用字符型(char)定義的變量，就不要使用整型(int)變量來(lái)定義；能夠使用
整型變量定義的變量就不要用長(zhǎng)整型(long int)，能不使用浮點(diǎn)型(float)變量就
不要使用浮點(diǎn)型變量。當(dāng)然，在定義變量后不要超過(guò)變量的作用范圍，如果超過(guò)變
量的范圍賦值，C編譯器并不報(bào)錯(cuò)，但程序運(yùn)行結(jié)果卻錯(cuò)了，而且這樣的錯(cuò)誤很難
發(fā)現(xiàn)。
在ICCAVR中，可以在Options中設(shè)定使用printf參數(shù)，盡量使用基本型參數(shù)(%c、
%d、%x、%X、%u和%s格式說(shuō)明符)，少用長(zhǎng)整型參數(shù)(%ld、%lu、%lx和%lX格式說(shuō)明
符)，至于浮點(diǎn)型的參數(shù)(%f)則盡量不要使用，其它C編譯器也一樣。在其它條件不
變的情況下，使用%f參數(shù)，會(huì)使生成的代碼的數(shù)量增加很多，執(zhí)行速度降低。

3、使用自加、自減指令
通常使用自加、自減指令和復(fù)合賦值表達(dá)式(如a-=1及a+=1等)都能夠生成高質(zhì)量的
程序代碼，編譯器通常都能夠生成inc和dec之類(lèi)的指令，而使用a=a+1或a=a-1之類(lèi)
的指令，有很多C編譯器都會(huì)生成二到三個(gè)字節(jié)的指令。在AVR單片適用的ICCAVR、
GCCAVR、IAR等C編譯器以上幾種書(shū)寫(xiě)方式生成的代碼是一樣的，也能夠生成高質(zhì)量
的inc和dec之類(lèi)的的代碼。

4、減少運(yùn)算的強(qiáng)度
可以使用運(yùn)算量小但功能相同的表達(dá)式替換原來(lái)復(fù)雜的的表達(dá)式。如下：
(1)、求余運(yùn)算。
a=a%8;
可以改為：
a=a&7;
說(shuō)明：位操作只需一個(gè)指令周期即可完成，而大部分的C編譯器的“%”運(yùn)算均是調(diào)
用子程序來(lái)完成，代碼長(zhǎng)、執(zhí)行速度慢。通常，只要求是求2n方的余數(shù)，均可使用
位操作的方法來(lái)代替。

(2)、平方運(yùn)算
a=pow(a,2.0);
可以改為：
a=a*a;
說(shuō)明：在有內(nèi)置硬件乘法器的單片機(jī)中(如51系列)，乘法運(yùn)算比求平方運(yùn)算快得多
，因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)的求平方是通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在自帶硬件乘法器的AVR單片
機(jī)中，如ATMega163中，乘法運(yùn)算只需2個(gè)時(shí)鐘周期就可以完成。既使是在沒(méi)有內(nèi)置
硬件乘法器的AVR單片機(jī)中，乘法運(yùn)算的子程序比平方運(yùn)算的子程序代碼短，執(zhí)行
速度快。
如果是求3次方，如：
a=pow(a,3.0);
更改為：
a=a*a*a；
則效率的改善更明顯。

(3)、用移位實(shí)現(xiàn)乘除法運(yùn)算
a=a*4;
b=b/4;
可以改為：
a=a<<2;
b=b>>2;
說(shuō)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碼，而乘以其它的整數(shù)或除以任何數(shù)，均調(diào)用乘除法
子程序。用移位的方法得到代碼比調(diào)用乘除法子程序生成的代碼效率高。實(shí)際上，
只要是乘以或除以一個(gè)整數(shù)，均可以用移位的方法得到結(jié)果，如：
a=a*9
可以改為：
a=(a<<3)+a

5、循環(huán)
(1)、循環(huán)語(yǔ)
對(duì)于一些不需要循環(huán)變量參加運(yùn)算的任務(wù)可以把它們放到循環(huán)外面，這里的任務(wù)包
括表達(dá)式、函數(shù)的調(diào)用、指針運(yùn)算、數(shù)組訪問(wèn)等，應(yīng)該將沒(méi)有必要執(zhí)行多次的操作
全部集合在一起，放到一個(gè)init的初始化程序中進(jìn)行。

(2)、延時(shí)函數(shù)：
通常使用的延時(shí)函數(shù)均采用自加的形式：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=0;i<1000;i++)
;
}
將其改為自減延時(shí)函數(shù)：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=1000;i>0;i--)
;
}
兩個(gè)函數(shù)的延時(shí)效果相似，但幾乎所有的C編譯對(duì)后一種函數(shù)生成的代碼均比前一
種代碼少1~3個(gè)字節(jié)，因?yàn)閹缀跛械腗CU均有為0轉(zhuǎn)移的指令，采用后一種方式能
夠生成這類(lèi)指令。
在使用while循環(huán)時(shí)也一樣，使用自減指令控制循環(huán)會(huì)比使用自加指令控制循環(huán)生
成的代碼更少1~3個(gè)字母。
但是在循環(huán)中有通過(guò)循環(huán)變量“i”讀寫(xiě)數(shù)組的指令時(shí)，使用預(yù)減循環(huán)時(shí)有可能使
數(shù)組超界，要引起注意。

(3)while循環(huán)和do…while循環(huán)
用while循環(huán)時(shí)有以下兩種循環(huán)形式：
unsigned int i;
i=0;
while (i<1000)
{
i++;
//用戶(hù)程序
}
或：
unsigned int i;
i=1000;
do{
i--;
//用戶(hù)程序
}while (i>0);
在這兩種循環(huán)中，使用do…while循環(huán)編譯后生成的代碼的長(zhǎng)度短于while循環(huán)。

6、查表
在程序中一般不進(jìn)行非常復(fù)雜的運(yùn)算，如浮點(diǎn)數(shù)的乘除及開(kāi)方等，以及一些復(fù)雜的
數(shù)學(xué)模型的插補(bǔ)運(yùn)算，對(duì)這些即消耗時(shí)間又消費(fèi)資源的運(yùn)算，應(yīng)盡量使用查表的方
式，并且將數(shù)據(jù)表置于程序存儲(chǔ)區(qū)。如果直接生成所需的表比較困難，也盡量在啟
了，減少了程序執(zhí)行過(guò)程中重復(fù)計(jì)算的工作量。

7、其它
比如使用在線匯編及將字符串和一些常量保存在程序存儲(chǔ)器中，均有利于優(yōu)化