高效的C編程之： 浮點(diǎn)運(yùn)算

14.10浮點(diǎn)運(yùn)算

大多數(shù)的ARM處理器硬件上并不支持浮點(diǎn)運(yùn)算。但ARM上提供了以下幾個選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算。

·浮點(diǎn)累加協(xié)處理器FPA（Floating-PointAccelerator）：ARM上提供了一組協(xié)處理器指令專門實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算。但這需要硬件支持，具體某一處理器上是否有FPA協(xié)處理器支持，可以查看ARM相關(guān)手冊。

·浮點(diǎn)運(yùn)算仿真（FPE）：使用軟件仿真了FPA協(xié)處理器的執(zhí)行。

·浮點(diǎn)運(yùn)算庫（FPLib）：使用ARM的浮點(diǎn)運(yùn)算庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)程序中的浮點(diǎn)運(yùn)算操作。這就意味著C編譯器要把每一個浮點(diǎn)操作轉(zhuǎn)換成一個子程序調(diào)用。C庫中的子函數(shù)使用整型運(yùn)算來模擬浮點(diǎn)操作。這些代碼是用高效的匯編語言編寫而成的。盡管如此，浮點(diǎn)運(yùn)算執(zhí)行起來還是要比相應(yīng)整型運(yùn)算慢得多。

注意

Thumb指令不支持協(xié)處理器指令，所以在Thumb狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算，只能調(diào)用ARM浮點(diǎn)運(yùn)算庫。

為了在ARM上高效地實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算，請遵循以下規(guī)則。

·避免使用浮點(diǎn)除法運(yùn)算。通常情況下，除法運(yùn)算的執(zhí)行速度是普通加法或乘法運(yùn)算速度的1/2。在無法避免除法的情況下，盡量使除法的除數(shù)為常數(shù)。如，x=x/3.0，可將其變?yōu)閤=x*(1.0/3.0)。這樣除數(shù)為常數(shù)（1.0/3.0），該值在編譯階段由編譯器計(jì)算。

·使用float型代替double型。float型要比double使用更少的內(nèi)存和寄存器。

·避免使用三角函數(shù)功能。實(shí)現(xiàn)三角函數(shù)功能，如sin、cos，使用了大量的乘加運(yùn)算，它的運(yùn)算速度大約是普通乘法運(yùn)算的十倍。

·當(dāng)編譯器處理浮點(diǎn)運(yùn)算操作時(shí)，由于精度的影響很多優(yōu)化不能實(shí)現(xiàn)。比如，表達(dá)式3*(x/3)，編譯器不能判斷其值和x是等價(jià)的。所以在使用浮點(diǎn)運(yùn)算表達(dá)式時(shí)，最好先人工的做一些必要的優(yōu)化。