編寫高效簡潔的C語言代碼，是許多軟件工程師追求的目標(biāo)。本文就工作中的一些體會和經(jīng)驗(yàn)做相關(guān)的闡述，不對的地方請各位指教。

第1 招：以空間換時間

計(jì)算機(jī)程序中最大的矛盾是空間和時間的矛盾，那么從這個角度出發(fā)逆向思維來考慮程序的效率問題，我們就有了解決問題的第1招--以空間換時間。

例如：字符串的賦值。

從上面的例子可以看出，A和B的效率是不能比的。在同樣的存儲空間下，B直接使用指針就可以操作了，而A 需要調(diào)用兩個字符函數(shù)才能完成。B的缺點(diǎn)在于靈活性沒有A好。在需要頻繁更改一個字符串內(nèi)容的時候，A 具有更好的靈活性；如果采用方法B，則需要預(yù)存許多字符串，雖然占用了大量的內(nèi)存，但是獲得了程序執(zhí)行的高效率。

如果系統(tǒng)的實(shí)時性要求很高，內(nèi)存還有一些，那我推薦你使用該招數(shù)。該招數(shù)的邊招--使用宏函數(shù)而不是函數(shù)。舉例如下：

函數(shù)和宏函數(shù)的區(qū)別就在于，宏函數(shù)占用了大量的空間，而函數(shù)占用了時間。大家要知道的是，函數(shù)調(diào)用是要使用系統(tǒng)的棧來保存數(shù)據(jù)的，如果編譯器里有棧檢查選項(xiàng)，一般在函數(shù)的頭會嵌入一些匯編語句對當(dāng)前棧進(jìn)行檢查；同時，CPU也要在函數(shù)調(diào)用時保存和恢復(fù)當(dāng)前的現(xiàn)場，進(jìn)行壓棧和彈棧操作，所以，函數(shù)調(diào)用需要一些CPU時間。而宏函數(shù)不存在這個問題。宏函數(shù)僅僅作為預(yù)先寫好的代碼嵌入到當(dāng)前程序，不會產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用，所以僅僅是占用了空間，在頻繁調(diào)用同一個宏函數(shù)的時候，該現(xiàn)象尤其突出。

D方法是我看到的最好的置位操作函數(shù)，是ARM 公司源碼的一部分，在短短的三行內(nèi)實(shí)現(xiàn)了很多功能，幾乎涵蓋了所有的位操作功能。C方法是其變體，其中滋味還需大家仔細(xì)體會。

第2 招：數(shù)學(xué)方法解決問題

現(xiàn)在我們演繹高效C 語言編寫的第二招--采用數(shù)學(xué)方法來解決問題。數(shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)之母，沒有數(shù)學(xué)的依據(jù)和基礎(chǔ)，就沒有計(jì)算機(jī)的發(fā)展，所以在編寫程序的時候，采用一些數(shù)學(xué)方法會對程序的執(zhí)行效率有數(shù)量級的提高。

舉例如下，求1～100 的和。

這個例子是我印象最深的一個數(shù)學(xué)用例，是我的計(jì)算機(jī)啟蒙老師考我的。當(dāng)時我只有小學(xué)三年級，可惜我當(dāng)時不知道用公式Nx(N+1)/2來解決這個問題。方法E 循環(huán)了100次才解決問題，也就是說最少用了100個賦值、100個判斷、200個加法(I和j)；而方法F僅僅用了1 個加法、1個乘法、1 次除法。效果自然不言而喻。所以，現(xiàn)在我在編程序的時候，更多的是動腦筋找規(guī)律，最大限度地發(fā)揮數(shù)學(xué)的威力來提高程序運(yùn)行的效率。

第3 招：使用位操作

實(shí)現(xiàn)高效的C 語言編寫的第三招--使用位操作，減少除法和取模的運(yùn)算。在計(jì)算機(jī)程序中，數(shù)據(jù)的位是可以操作的最小數(shù)據(jù)單位，理論上可以用“位運(yùn)算”來完成所有的運(yùn)算和操作。一般的位操作是用來控制硬件的，或者做數(shù)據(jù)變換使用，但是，靈活的位操作可以有效地提高程序運(yùn)行的效率。舉例臺如下：

在字面上好象H比G麻煩了好多，但是，仔細(xì)查看產(chǎn)生的匯編代碼就會明白，方法G調(diào)用了基本的取模函數(shù)和除法函數(shù)，既有函數(shù)調(diào)用，還有很多匯編代碼和寄存器參與運(yùn)算；而方法

H則僅僅是幾句相關(guān)的匯編，代碼更簡潔、效率更高。當(dāng)然，由于編譯器的不同，可能效率的差距不大，但是，以我目前遇到的MS C,ARM C來看，效率的差距還是不小。相關(guān)匯編代碼就不在這里列舉了。運(yùn)用這招需要注意的是，因?yàn)镃PU 的不同而產(chǎn)生的問題。比如說，在PC 上用這招編寫的程序，并在PC 上調(diào)試通過，在移植到一個16位機(jī)平臺上的時候，可能會產(chǎn)生代碼隱患。所以只有在一定技術(shù)進(jìn)階的基礎(chǔ)下才可以使用這招。

第4 招：必殺技——嵌入?yún)R編

“在熟悉匯編語言的人眼里，C語言編寫的程序都是垃圾”。這種說法雖然偏激了一些，但是卻有它的道理。匯編語言是效率最高的計(jì)算機(jī)語言，但是，不可能靠著它來寫一個操作系統(tǒng)吧？所以，為了獲得程序的高效率，我們只好采用變通的方法--嵌入?yún)R編、混合編程。

舉例如下，將數(shù)組一賦值給數(shù)組二，要求每一個字節(jié)都相符。char string1[1024], string2[1024];

方法I是最常見的方法，使用了1024次循環(huán)；方法J則根據(jù)平臺不同做了區(qū)分，在ARM 平臺下，用嵌入?yún)R編僅用128次循環(huán)就完成了同樣的操作。這里有朋友會說，為什么不用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)存拷貝函數(shù)呢？這是因?yàn)樵谠磾?shù)據(jù)里可能含有數(shù)據(jù)為0 的字節(jié)，這樣的話，標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)會提前結(jié)束而不會完成我們要求的操作。這個例程典型應(yīng)用于LCD數(shù)據(jù)的拷貝過程根據(jù)不同的CPU，熟練使用相應(yīng)的嵌入?yún)R編，可以大大提高程序執(zhí)行的效率。

雖然是必殺技，但是如果輕易使用會付出慘重的代價。這是因?yàn)椋褂昧饲度雲(yún)R編，便限制了程序的可移植性，使程序在不同平臺移植的過程中，臥虎藏龍、險象環(huán)生！同時該招數(shù)也與現(xiàn)代軟件工程的思想相違背，只有在迫不得已的情況下才可以采用，切記。

這么說教太枯燥了，我們來看一個例子。以一個LED 閃爍的程序?yàn)槔?/p>

＃i nclude//包含頭文件

sbit led=P2^0;//定義位變量led，使其關(guān)聯(lián)單片機(jī)管腳P2.0

void Delayms(unsigned int t);//定義延時函數(shù)

int main(void)//主函數(shù)（C 語言程序入口函數(shù)）

{

while(1)

{

led=0;//P2.0 拉低，點(diǎn)亮LED

Delayms(500);//調(diào)用延時函數(shù)，延時500 毫秒

led=1;//P2.0 拉高，熄滅LED

Delayms(500);//調(diào)用延時函數(shù)，延時500 毫秒

}

return 0;

}

void Delayms(unsigned int t)//延時函數(shù)

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<120;j++);//大約延時1 毫秒

}

這是指示燈LED 閃爍的C 源碼，這個源碼在Keil uVision4 生成的程序代碼是67 個字節(jié)。下面就采用幾個方法來提高這個程序的效率。

1 盡量定義局部變量

單片機(jī)程序的全局變量一般是放在通用數(shù)據(jù)存儲器（RAM）中，而局部變量一般是放在特殊功能寄存器當(dāng)中。處理寄存器數(shù)據(jù)的速度比處理RAM 數(shù)據(jù)要快，如果在一個局部函數(shù)里調(diào)用一個全局變量將會多生成好幾個代碼出來。所以，少定義全局變量，多定義局部變量。如上例中，如果把延時函數(shù)里的i 和j 定義為全局變量，編譯后程序代碼會增加到79 個字節(jié)，多了12 個字節(jié)。

2 省略函數(shù)定義

在一個單片機(jī)程序里我們習(xí)慣在main 函數(shù)的前面先定義被調(diào)用函數(shù)，然后在mian 函數(shù)的下面再實(shí)現(xiàn)被調(diào)用函數(shù)。這樣的寫法固然是一個好習(xí)慣，但每定義一個函數(shù)會增加幾個代碼，而且函數(shù)形參數(shù)據(jù)類型越大、形參越多增加的代碼就越多，顯然這不是什么好事。如果不定義編譯器又報錯，怎么辦？C 編譯器的編譯順序是從上往下編譯，只要被調(diào)用的函數(shù)在主調(diào)函數(shù)調(diào)用之前實(shí)現(xiàn)就沒有問題了。所以，筆者的習(xí)慣寫法是不用定義函數(shù)，但要按先后順序（被調(diào)用函數(shù)一定要在主調(diào)函數(shù)之前寫好）來寫函數(shù)實(shí)現(xiàn)，到最后再寫main 函數(shù)。這樣做編譯器不但不會報錯，而且代碼得到精簡了。如上例中，把延時函數(shù)的定義刪除了，然后把延時函數(shù)的實(shí)現(xiàn)搬到main 函

數(shù)的上面，編譯后程序代碼減少到63 個字節(jié)，減少了4 個字節(jié)。

3 省略函數(shù)形參

函數(shù)帶形參，是為了在函數(shù)調(diào)用時傳遞實(shí)參，不但可以避免重復(fù)代碼出現(xiàn)，還可以通過傳遞不同的實(shí)參值多次調(diào)用函數(shù)且實(shí)現(xiàn)不同的函數(shù)功能，總體代碼也會得到精簡。在實(shí)際編程的時候，我們只要注意，還可以進(jìn)一步精簡代碼。對于不是多次調(diào)用或者多次調(diào)用但實(shí)參值不變的函數(shù)我們可以省略函數(shù)形參。如上例中的延時函數(shù)，我們把它改成不帶形參的函數(shù)：

void Delayms()//延時函數(shù)

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i<500;i++)

for(j=0;j<120;j++);//大約延時1 毫秒

}

編譯后，程序代碼變成了56 個字節(jié)，精簡了11 個字節(jié)。

4 改換運(yùn)算符

也許您可能沒有注意到C 運(yùn)算符的運(yùn)用也會影響程序代碼的數(shù)量。如上例中，把延時函數(shù)里的自加運(yùn)算符改成自減運(yùn)算符后，如：

void Delayms(unsigned int t)//延時函數(shù)

{

unsigned int i,j;

for(i=t;i>0;i--)

for(j=120;j>0;j--);//大約延時1 毫秒

}

編譯后，程序代碼變成了65 個字節(jié)，精簡了2 個字節(jié)。

通過改換運(yùn)算符能達(dá)到精簡代碼的例子還有：

⑵⑷把求余運(yùn)算表達(dá)式改為位與運(yùn)算表達(dá)式。如：b=a%8 可以改為：b=a&7。

⑵ 把乘法運(yùn)算表達(dá)式改為左移運(yùn)算表達(dá)式。如：b=a*8 可以改為：b=a<<3。

⑶把除法運(yùn)算表達(dá)式改為右移運(yùn)算表達(dá)式。如：b=a/8 可以改為：b=a>>3。

5 選擇合適的數(shù)據(jù)類型

C 語言里選擇變量的數(shù)據(jù)類型很講究，變量的數(shù)據(jù)類型過小滿足不了程序的要求，變量的數(shù)據(jù)類型過大會占用太多的RAM 資源。您可能還沒有注意到數(shù)據(jù)類型定義也影響程序代碼的大小，而且這個影響還不小。如上例中，延時函數(shù)里的局部變量j 定義的數(shù)據(jù)類型明顯偏大，如果把它由unsigned int 改成unsigned char 。編譯后，程序代碼變成了59 個字節(jié)，精簡了8 個字節(jié)。

6 直接嵌入代碼

在您的程序里如果某個函數(shù)只調(diào)用一次，而您又要求代碼提高執(zhí)行速度，建議您不要采用調(diào)用函數(shù)的形式，而應(yīng)該將該函數(shù)里的代碼直接嵌入主調(diào)函數(shù)里，代碼執(zhí)行效率會大大提高。

7 使用效率高的C 語句

C 語言里有一個三目運(yùn)算符“？”，俗稱“問號表達(dá)式”。很多程序員都很喜歡使用，因?yàn)樗壿嬊逦磉_(dá)簡潔。

看這個問號表達(dá)式：c=(a>b) ? a+1 : b+1;實(shí)際上等效于以下的if…else 結(jié)構(gòu)：

if (a>b) c=a+1;

else c=b+1;

可以看到，使用問號表達(dá)式，語句相當(dāng)簡潔，但它的執(zhí)行效率卻很低，遠(yuǎn)

沒有if…else 語句效率高。所以，當(dāng)您的程序要求提高執(zhí)行速度的話，建議

您不要使用問號表達(dá)式了。

另外，do…while 語句也比while 語句的效率高。

代碼的效率問題，不是我們編程中的主要問題，除了程序要求較高的執(zhí)行

速度或者單片機(jī)的ROM 和RAM 不夠用的時候才會考慮。一般情況下，我

們不用在乎。如果您一味追求高效率的代碼，可能會影響代碼的可讀性和

可維護(hù)性。