引言：

　　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。

　　第一招：以空間換時(shí)間

　　計(jì)算機(jī)程序中最大的矛盾是空間和時(shí)間的矛盾，那么，從這個(gè)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(shí)間。

　　例如：字符串的賦值。

　　方法A：通常的辦法：

#define LEN 32
char string1 [LEN];
memset (string1,0,LEN);
strcpy (string1,"This is a example!!"）;

　　方法B：

const char string2[LEN] ="This is a example!";
char * cp;
cp = string2 ;

　　使用的時(shí)候可以直接用指針來操作。

　　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(gè)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(gè)字符串內(nèi)容的時(shí)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(shí)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)的變招--使用宏函數(shù)而不是函數(shù)。舉例如下：

　　方法C：

#define bwMCDR2_ADDRESS 4
#define bsMCDR2_ADDRESS 17
int BIT_MASK(int __bf)
{
　return ((1U << (bw ## __bf)) - 1) << (bs ## __bf);
}
void SET_BITS(int __dst, int __bf, int __val)
{
　__dst = ((__dst) & ~(BIT_MASK(__bf))) |
　(((__val) << (bs ## __bf)) & (BIT_MASK(__bf))))
}

SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS, RegisterNumber);

　　方法D：

#define bwMCDR2_ADDRESS 4
#define bsMCDR2_ADDRESS 17
#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK(MCDR2_ADDRESS)
#define BIT_MASK(__bf) (((1U << (bw ## __bf)) - 1) << (bs ## __bf))
#define SET_BITS(__dst, __bf, __val)
((__dst) = ((__dst) & ~(BIT_MASK(__bf))) |
(((__val) << (bs ## __bf)) & (BIT_MASK(__bf))))

SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS, RegisterNumber);

　　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(shí)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(shí)，CPU也要在函數(shù)調(diào)用時(shí)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(shí)間。而宏函數(shù)不存在這個(gè)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(gè)宏函數(shù)的時(shí)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。

　　第二招：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(shí)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。

　　方法E

int I , j;
for (I = 1 ;I<=100; I ）
{
　j = I;
}

　　方法F

int I;
I = (100 * (1 100)) / 2

　　這個(gè)例子是我印象最深的一個(gè)數(shù)學(xué)用例，是我的計(jì)算機(jī)啟蒙老師考我的。當(dāng)時(shí)我只有小學(xué)三年級，可惜我當(dāng)時(shí)不知道用公式 N×（N 1）/ 2 來解決這個(gè)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(gè)賦值，100個(gè)判斷，200個(gè)加法（I和j）；而方法F僅僅用了1個(gè)加法，1次乘法，1次除法。效果自然不言而喻。所以，現(xiàn)在我在編程序的時(shí)候，更多的是動(dòng)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。
　　第三招：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。舉例如下：

　　方法G

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

　　方法H

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

　　在字面上好像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(gè)16位機(jī)平臺上的時(shí)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。

　　第四招：匯編嵌入

　　高效C語言編程的必殺技，第四招——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(gè)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,要求每一字節(jié)都相符。

char string1[1024],string2[1024];

　　方法I

int I;
for (I =0 ;I<1024;I )
　*(string2 I) = *(string1 I)

　　方法J

#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(gè)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(jià)。這是因?yàn)椋�使用了嵌入�(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(xiǎn)象環(huán)生！同時(shí)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，切記。

　　使用C語言進(jìn)行高效率編程，我的體會僅此而已。在此以本文拋磚引玉，還請各位高手共同切磋。希望各位能給出更好的方法，大家一起提高我們的編程技巧。