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          如何寫出高效優(yōu)美的單片機C語言代碼?

          作者: 時間:2016-11-22 來源:網(wǎng)絡 收藏
          程序能跑起來并不見得你的代碼就是很好的c代碼了,衡量代碼的好壞應該從以下幾個方面來看

          1,代碼穩(wěn)定,沒有隱患。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201611/319838.htm

          2,執(zhí)行效率高。

          3,可讀性高。

          4,便于移植。

          下面發(fā)一些我在網(wǎng)上看到的技巧和自己的一些經(jīng)驗來和大家分享;

          1、如果可以的話少用庫函數(shù),便于不同的mcu和編譯器間的移植

          2、選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結構

          應該熟悉算法語言,知道各種算法的優(yōu)缺點,具體資料請參見相應的參考資料,有很多計算機書籍上都有介紹。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)結構也很重要,比如你在一堆 隨機存放的數(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)組與指針語句具有十分密碼的關系,一般來說,指針比較靈活簡潔,而數(shù)組則比較直觀,容 易理解。對于大部分的編譯器,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。

          3、使用盡量小的數(shù)據(jù)類型

          能夠使用字符型(char)定義的變量,就不要使用整型(int)變量來定義;能夠使用整型變量定義的變量就不要用長整型(long int),能不使用浮點型(float)變量就不要使用浮點型變量。當然,在定義變量后不要超過變量的作用范圍,如果超過變量的范圍賦值,C編譯器并不報 錯,但程序運行結果卻錯了,而且這樣的錯誤很難發(fā)現(xiàn)。在ICCAVR中,可以在Options中設定使用printf參數(shù),盡量使用基本型參數(shù)(%c、 %d、%x、%X、%u和%s格式說明符),少用長整型參數(shù)(%ld、%lu、%lx和%lX格式說明符),至于浮點型的參數(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),會使生成的代碼的數(shù)量增加很多,執(zhí)行速度降低。

          4、使用自加、自減指令

          通常使用自加、自減指令和復合賦值表達式(如a-=1及a+=1等)都能夠生成高質量的程序代碼,編譯器通常都能夠生成inc和dec之類的指令, 而使用a=a+1或a=a-1之類的指令,有很多C編譯器都會生成二到三個字節(jié)的指令。在AVR單片適用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C編譯器 以上幾種書寫方式生成的代碼是一樣的,也能夠生成高質量的inc和dec之類的的代碼。

          5、減少運算的強度

          可以使用運算量小但功能相同的表達式替換原來復雜的的表達式。如下:

          (1)、求余運算。

          a=a%8;

          可以改為:

          a=a&7;

          說明:位操作只需一個指令周期即可完成,而大部分的C編譯器的“%”運算均是調用子程序來完成,代碼長、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代替。

          (2)、平方運算

          a=pow(a,2.0);

          可以改為:

          a=a*a;

          說明:在有內置硬件乘法器的單片機中(如51系列),乘法運算比求平方運算快得多,因為浮點數(shù)的求平方是通過調用子程序來實現(xiàn)的,在自帶硬件乘法器 的AVR單片機中,如ATMega163中,乘法運算只需2個時鐘周期就可以完成。既使是在沒有內置硬件乘法器的AVR單片機中,乘法運算的子程序比平方 運算的子程序代碼短,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)、用移位實現(xiàn)乘除法運算

          a=a*4;

          b=b/4;

          可以改為:

          a=a<<2;

          b=b>>2;

          說明: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),均調用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調用乘除法子程序生成的代碼效率高。實際上,只要是乘以或除以一個整數(shù),均可以用移位的方法得到結果, 如:

          a=a*9

          可以改為:

          a=(a<<3)+a

          6、循環(huán)

          (1)、循環(huán)語

          對于一些不需要循環(huán)變量參加運算的任務可以把它們放到循環(huán)外面,這里的任務包括表達式、函數(shù)的調用、指針運算、數(shù)組訪問等,應該將沒有必要執(zhí)行多次的操作全部集合在一起,放到一個init的初始化程序中進行。

          (2)、延時函數(shù):

          通常使用的延時函數(shù)均采用自加的形式:

          void delay (void)

          {

          unsigned int i;

          for (i=0;i<1000;i++)

          ;

          }

          將其改為自減延時函數(shù):

          void delay (void)

          {

          unsigned int i;

          for (i=1000;i>0;i--)

          ;

          }

          兩個函數(shù)的延時效果相似,但幾乎所有的C編譯對后一種函數(shù)生成的代碼均比前一種代碼少1~3個字節(jié),因為幾乎所有的MCU均有為0轉移的指令,采用 后一種方式能夠生成這類指令。在使用while循環(huán)時也一樣,使用自減指令控制循環(huán)會比使用自加指令控制循環(huán)生成的代碼更少1~3個字母。但是在循環(huán)中有 通過循環(huán)變量“i”讀寫數(shù)組的指令時,使用預減循環(huán)時有可能使數(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)時有以下兩種循環(huán)形式:

          unsigned int i;

          i=0;

          while (i<1000)

          {

          i++;

          //用戶程序

          }

          或:

          unsigned int i;

          i=1000;

          do

          i--;

          //用戶程序

          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度短于while循環(huán)。

          7、查表

          在程序中一般不進行非常復雜的運算,如浮點數(shù)的乘除及開方等,以及一些復雜的數(shù)學模型的插補運算,對這些即消耗時間又消費資源的運算,應盡量使用查 表的方式,并且將數(shù)據(jù)表置于程序存儲區(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)行過程中重復計算的工作量。

          8、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器中,均有利于優(yōu)化

          C語言宏定義技巧(常用宏定義)

          寫好C語言,漂亮的宏定義很重要,使用宏定義可以防止出錯,提高可移植性,可讀性,方便性 等等。下面列舉一些成熟軟件中常用得宏定義。。。。。。

          相關鏈接:新手入門系列中的C語言優(yōu)秀編程風格說明:http://www.avrvi.com/start/guide_avr_c_good.html

          CODE:

          1,防止一個頭文件被重復包含

          #ifndef COMDEF_H

          #define COMDEF_H

          //頭文件內容

          #endif

          2,重新定義一些類型,防止由于各種平臺和編譯器的不同,而產生的類型字節(jié)數(shù)差異,方便移植。

          typedef unsigned char boolean; /* Boolean value type. */

          typedef unsigned long int uint32; /* Unsigned 32 bit value */

          typedef unsigned short uint16; /* Unsigned 16 bit value */

          typedef unsigned char uint8; /* Unsigned 8 bit value */

          typedef signed long int int32; /* Signed 32 bit value */

          typedef signed short int16; /* Signed 16 bit value */

          typedef signed char int8; /* Signed 8 bit value */

          //下面的不建議使用

          typedef unsigned char byte; /* Unsigned 8 bit value type. */

          typedef unsigned short word; /* Unsinged 16 bit value type. */

          typedef unsigned long dword; /* Unsigned 32 bit value type. */

          typedef unsigned char uint1; /* Unsigned 8 bit value type. */

          typedef unsigned short uint2; /* Unsigned 16 bit value type. */

          typedef unsigned long uint4; /* Unsigned 32 bit value type. */

          typedef signed char int1; /* Signed 8 bit value type. */

          typedef signed short int2; /* Signed 16 bit value type. */

          typedef long int int4; /* Signed 32 bit value type. */

          typedef signed long sint31; /* Signed 32 bit value */

          typedef signed short sint15; /* Signed 16 bit value */

          typedef signed char sint7; /* Signed 8 bit value */

          3,得到指定地址上的一個字節(jié)或字

          #define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )

          #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )

          4,求最大值和最小值

          #define MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )

          #define MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )

          5,得到一個field在結構體(struct)中的偏移量

          #define FPOS( type, field )

          /*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */

          6,得到一個結構體中field所占用的字節(jié)數(shù)

          #define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )

          7,按照LSB格式把兩個字節(jié)轉化為一個Word

          #define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )

          8,按照LSB格式把一個Word轉化為兩個字節(jié)

          #define FLOPW( ray, val )

          (ray)[0] = ((val) / 256);

          (ray)[1] = ((val) & 0xFF)

          9,得到一個變量的地址(word寬度)

          #define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )

          #define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )

          10,得到一個字的高位和低位字節(jié)

          #define WORD_LO(xxx) ((byte) ((word)(xxx) & 255))

          #define WORD_HI(xxx) ((byte) ((word)(xxx) >> 8))

          11,返回一個比X大的最接近的8的倍數(shù)

          #define RND8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )

          12,將一個字母轉換為大寫

          #define UPCASE( c ) ( ((c) >= a && (c) <= z) ? ((c) - 0x20) : (c) )

          13,判斷字符是不是10進值的數(shù)字

          #define DECCHK( c ) ((c) >= 0 && (c) <= 9)

          14,判斷字符是不是16進值的數(shù)字

          #define HEXCHK( c ) ( ((c) >= 0 && (c) <= 9) ||

          ((c) >= A && (c) <= F) ||

          ((c) >= a && (c) <= f) )

          15,防止溢出的一個方法

          #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

          16,返回數(shù)組元素的個數(shù)

          #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )

          17,返回一個無符號數(shù)n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)

          #define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by )

          ( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) )

          18,對于IO空間映射在存儲空間的結構,輸入輸出處理

          #define inp(port) (*((volatile byte *) (port)))

          #define inpw(port) (*((volatile word *) (port)))

          #define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))

          #define outp(port, val) (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))

          #define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))

          #define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))

          19,使用一些宏跟蹤調試

          A N S I標準說明了五個預定義的宏名。它們是:

          _ L I N E _

          _ F I L E _

          _ D A T E _

          _ T I M E _

          _ S T D C _

          如果編譯不是標準的,則可能僅支持以上宏名中的幾個,或根本不支持。記住編譯程序也許還提供其它預定義的宏名。

          _ L I N E _及_ F I L E _宏指令在有關# l i n e的部分中已討論,這里討論其余的宏名。

          _ D AT E _宏指令含有形式為月/日/年的串,表示源文件被翻譯到代碼時的日期。

          源代碼翻譯到目標代碼的時間作為串包含在_ T I M E _中。串形式為時:分:秒。

          如果實現(xiàn)是標準的,則宏_ S T D C _含有十進制常量1。如果它含有任何其它數(shù),則實現(xiàn)是非標準的。

          可以定義宏,例如: 當定義了_DEBUG,輸出數(shù)據(jù)信息和所在文件所在行

          #ifdef _DEBUG

          #define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)

          #else

          #define DEBUGMSG(msg,date)

          #endif

          20,宏定義防止使用時錯誤用小括號包含。

          例如:#define ADD(a,b) (a+b)

          用do{}while(0)語句包含多語句防止錯誤

          例如:#difne DO(a,b) a+b;

          a++;

          應用時:if(….)

          DO(a,b); //產生錯誤

          else

          解決方法: #difne DO(a,b) do{a+b;

          a++;}while(0)

          宏中"#"和"##"的用法

          一、一般用法

          我們使用#把宏參數(shù)變?yōu)橐粋€字符串,用##把兩個宏參數(shù)貼合在一起.

          用法:

          #include

          #include

          using namespace std;

          #define STR(s) #s

          #define CONS(a,b) int(a##e##b)

          int main()

          {

          printf(STR(vck)); // 輸出字符串"vck"

          printf("%dn", CONS(2,3)); // 2e3 輸出:2000

          return 0;

          }

          二、當宏參數(shù)是另一個宏的時候

          需要注意的是凡宏定義里有用#或##的地方宏參數(shù)是不會再展開.

          1, 非#和##的情況

          #define TOW (2)

          #define MUL(a,b) (a*b)

          printf("%d*%d=%dn", TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));

          這行的宏會被展開為:

          printf("%d*%d=%dn", (2), (2), ((2)*(2)));

          MUL里的參數(shù)TOW會被展開為(2).

          2, 當有#或##的時候

          #define A (2)

          #define STR(s) #s

          #define CONS(a,b) int(a##e##b)

          printf("int max: %sn", STR(INT_MAX)); // INT_MAX #include

          這行會被展開為:

          printf("int max: %sn", "INT_MAX");

          printf("%sn", CONS(A, A)); // compile error

          這一行則是:

          printf("%sn", int(AeA));

          INT_MAX和A都不會再被展開, 然而解決這個問題的方法很簡單. 加多一層中間轉換宏. 加這層宏的用意是把所有宏的參數(shù)在這層里全部展開, 那么在轉換宏里的那一個宏(_STR)就能得到正確的宏參數(shù).

          #define A (2)

          #define _STR(s) #s

          #define STR(s) _STR(s) // 轉換宏

          #define _CONS(a,b) int(a##e##b)

          #define CONS(a,b) _CONS(a,b) // 轉換宏

          printf("int max: %sn", STR(INT_MAX)); // INT_MAX,int型的最大值,為一個變量 #include

          輸出為: int max: 0x7fffffff

          STR(INT_MAX) --> _STR(0x7fffffff) 然后再轉換成字符串;

          printf("%dn", CONS(A, A));

          輸出為:200

          CONS(A, A) --> _CONS((2), (2)) --> int((2)e(2))

          三、#和##的一些應用特例

          1、合并匿名變量名

          #define ___ANONYMOUS1(type, var, line) type var##line

          #define __ANONYMOUS0(type, line) ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)

          #define ANONYMOUS(type) __ANONYMOUS0(type, __LINE__)

          例:ANONYMOUS(static int); 即: static int _anonymous70; 70表示該行行號;

          第一層:ANONYMOUS(static int); --> __ANONYMOUS0(static int, __LINE__);

          第二層: --> ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);

          第三層: --> static int _anonymous70;

          即每次只能解開當前層的宏,所以__LINE__在第二層才能被解開;

          2、填充結構

          #define FILL(a) {a, #a}

          enum IDD{OPEN, CLOSE};

          typedef struct MSG{

          IDD id;

          const char * msg;

          }MSG;

          MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};

          相當于:

          MSG _msg[] = {{OPEN, "OPEN"},

          {CLOSE, "CLOSE"}};

          3、記錄文件名

          #define _GET_FILE_NAME(f) #f

          #define GET_FILE_NAME(f) _GET_FILE_NAME(f)

          static char FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);

          4、得到一個數(shù)值類型所對應的字符串緩沖大小 #define _TYPE_BUF_SIZE(type) sizeof #type #define TYPE_BUF_SIZE(type) _TYPE_BUF_SIZE(type) char buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)]; --> char buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)]; --> char buf[sizeof "0x7fffffff"]; 這里相當于: char buf[11];



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