如何提高C語言代碼效率？
代碼效率包括兩個(gè)方面內(nèi)容：代碼的大小和代碼執(zhí)行速度。如果代碼精簡和執(zhí)行速度快，我們就說這個(gè)代碼效率高。一般情況下，代碼精簡了速度也相應(yīng)提上來了。單片機(jī)的ROM和RAM的空間都很有限，當(dāng)您編程時(shí)遇到單片機(jī)的ROM和RAM的不夠用的時(shí)候，或者您的程序要求較高的執(zhí)行速度時(shí)，我們就得面對(duì)解決代碼效率問題了。如何提高代碼效率?現(xiàn)筆者以一個(gè)LED閃爍的程序?yàn)槔c您探討。
#i nclude
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);//聲明延時(shí)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(shí)函數(shù)，延時(shí)500毫秒
led=1;//P2.0拉高，熄滅LED
Delayms(500);//調(diào)用延時(shí)函數(shù)，延時(shí)500毫秒
}
return 0;
}
void Delayms(unsigned int t)//定義延時(shí)函數(shù)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i
for(j=0;j<120;j++);//大約延時(shí)1毫秒
}
這是指示燈LED閃爍的C源碼，這個(gè)源碼在Keil uVision4 生成的程序代碼是67個(gè)字節(jié)。下面我們就采用幾個(gè)方法來提高這個(gè)程序的效率。
一.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(chǔ)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(gè)局部函數(shù)里調(diào)用一個(gè)全局變量將會(huì)多生成好幾個(gè)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(shí)函數(shù)里的i和j定義為全局變量，編譯后程序代碼會(huì)增加到79個(gè)字節(jié)，多了12個(gè)字節(jié)。
二.省略函數(shù)聲明
在一個(gè)單片機(jī)程序里我們習(xí)慣在main函數(shù)的前面先聲明被調(diào)用函數(shù)，然后在mian函數(shù)的下面再定義被調(diào)用函數(shù)。這樣的寫法固然是一個(gè)好習(xí)慣，但每聲明一個(gè)函數(shù)會(huì)增加幾個(gè)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。如果不聲明編譯器又報(bào)錯(cuò)，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)用之前定義就沒有問題了。所以，筆者的習(xí)慣寫法是不用事先聲明函數(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)定義，到最后再寫main函數(shù)。這樣做編譯器不但不會(huì)報(bào)錯(cuò)，而且代碼得到精簡了。如上例中，把延時(shí)函數(shù)的聲明刪除了，然后把延時(shí)函數(shù)的定義搬到main函數(shù)的上面，編譯后程序代碼變成63個(gè)字節(jié)，減少了4個(gè)字節(jié)。
三.省略函數(shù)形參
函數(shù)帶形參，是為了在函數(shù)調(diào)用時(shí)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(huì)得到精簡。在實(shí)際編程的時(shí)候，我們只要注意，還可以進(jìn)一步精簡代碼。對(duì)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(shí)函數(shù)，我們把它改成不帶形參的函數(shù)：
void Delayms(void)//定義延時(shí)函數(shù)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<500;i++)
for(j=0;j<120;j++);//大約延時(shí)1毫秒
}
編譯后，程序代碼變成了56個(gè)字節(jié)，減少了11個(gè)字節(jié)。
四.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(huì)影響程序代碼的數(shù)量。如上例中，把延時(shí)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)//定義延時(shí)函數(shù)
{
unsigned int i,j;
for(i=t;i>0;i--)
for(j=120;j>0;j--);//大約延時(shí)1毫秒
}
編譯后，程序代碼變成了65個(gè)字節(jié)，減少了2個(gè)字節(jié)。
通過改換運(yùn)算符能達(dá)到精簡代碼的例子還有：
1.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。
2.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。
3.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。
五.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(huì)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(gè)影響還不小。如上例中，延時(shí)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(gè)字節(jié)，減少了8個(gè)字節(jié)。
六.直接嵌入代碼
在您的程序里如果某個(gè)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(huì)大大提高。
七.使用效率高的C語句
C語言里有一個(gè)三目運(yùn)算符“?”，俗稱“問號(hào)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(gè)問號(hào)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(hào)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(hào)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(shí)候才會(huì)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(huì)影響代碼的可讀性和可維護(hù)性。
擴(kuò)展閱讀：單片機(jī)C語言入門教程
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