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在 C程序中使用宏代碼可以提高程序的執(zhí)行效率。宏代碼本身不是函數(shù)，但使用起來(lái)像函數(shù)。函數(shù)調(diào)用要使用系統(tǒng)的棧來(lái)保存數(shù)據(jù)，同時(shí) CPU 在函數(shù)調(diào)用時(shí)需要保存和恢復(fù)當(dāng)前的現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行進(jìn)棧和出棧操作，所以函數(shù)調(diào)用也需要 CPU時(shí)間。而宏定義就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題:宏定義僅僅作為預(yù)先寫(xiě)好的代碼嵌入到當(dāng)前程序中，不產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用，所占用的僅僅是一些空間，省去了參數(shù)壓棧，生成匯編語(yǔ)言的 call 調(diào)用，返回參數(shù)，執(zhí)行 return等過(guò)程，從而提高了程序的執(zhí)行速度。雖然宏破壞了程序的可讀性，使排錯(cuò)更加麻煩，但對(duì)于嵌入式系統(tǒng)，為了達(dá)到要求的性能，嵌入代碼常常是必須的做法。

此外，我們還要避免不必要的函數(shù)調(diào)用，請(qǐng)看下面的代碼:

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1. void str_print( char *str )  

2. {  

3.     int i;  

4.     for ( i = 0; i < strlen ( str ); i++ )   

5.     {  

6.         printf("%c"，str[ i ] );  

7.     }  

8. }  

9. void str_print1 ( char *str )  

10. {  

11.     int len;  

12.     len = strlen ( str );  

13.     for ( i = 0; i < len; i++ )  

14.     {  

15.         printf("%c"，str[ i ] );  

16.     }  

17. }  

請(qǐng)注意，這兩個(gè)函數(shù)的功能相似。然而，第一個(gè)函數(shù)調(diào)用strlen函數(shù)多次，而第二個(gè)函數(shù)只調(diào)用函數(shù)strlen一次。因此第二個(gè)函數(shù)性能明顯比第一個(gè)好。

在 C 語(yǔ)言中循環(huán)語(yǔ)句使用頻繁，提高循環(huán)體效率的基本辦法就是降低循環(huán)體的復(fù)雜性:

(1) 在多重循環(huán)中，應(yīng)將最長(zhǎng)的循環(huán)放在最內(nèi)層，最短的循環(huán)放在最外層。這樣可以減少 CPU跨切循環(huán)的次數(shù)。如例 1-1 的效率比 1-2 的效率要低:

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1. for (j = 0; j < 30; j++)  

2. {  

3.     for (i = 0; i < 10; i++)  

4.     {  

5.        …… 

6.     }  

7.   

8. } // 例子 1-1  

9. for (i = 0; i < 10; i++)  

10. {  

11.     for (j = 0; j < 30; j++)  

12.     {  

13.         ……  

14.     }  

15.   

16. } // 例子 1-2  

例 1-1長(zhǎng)循環(huán)在外層，效率低;例 1-2長(zhǎng)循環(huán)在內(nèi)層，效率高。

(2) 如果循環(huán)體內(nèi)有邏輯判斷，并且循環(huán)次數(shù)大，應(yīng)把循環(huán)判斷移到循環(huán)體外。如例 2-1比例 2-2 多執(zhí)行了 K-1 次判斷，而且由于前者頻繁進(jìn)行判斷，打斷了循環(huán)"流水線(xiàn)"作業(yè)，使得編譯器不能對(duì)循環(huán)進(jìn)行優(yōu)化處理，降低了效率。

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1. for (i = 0; i < 10000; i++)  

2. {  

3.     if (條件)  

4.         語(yǔ)句;  

5.     else  

6.     語(yǔ)句;  

7. } // 例子 2-1 程序簡(jiǎn)潔但效率低  

8. if (條件)  

9. {  

10.     for (i = 0; i < 10000; i++)  

11.         語(yǔ)句;  

12. }  

13.  else   

14. {  

15.     for (i = 0; i < 10000; i++)  

16.         語(yǔ)句;  

17. } // 例子 2-2 程序部簡(jiǎn)潔但效率高  

switch 語(yǔ)句是 C 語(yǔ)言中常用的選擇語(yǔ)句， 在編譯時(shí)會(huì)產(chǎn)生if- else- if 嵌套代碼，并按照順序進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)匹配時(shí)，就跳轉(zhuǎn)到滿(mǎn)足條件的語(yǔ)句執(zhí)行。

當(dāng) switch 語(yǔ)句中的 case 標(biāo)號(hào)很多時(shí)，為了減少比較的次數(shù)，可以把發(fā)生頻率相對(duì)高的條件放到第一位或者把整個(gè) switch 語(yǔ)句轉(zhuǎn)化嵌套 switch 語(yǔ)句。把發(fā)生頻率高的 case 標(biāo)號(hào)放在最外層的 switch 語(yǔ)句中，發(fā)生相對(duì)頻率相對(duì)低的 case 標(biāo)號(hào)放在另外的 switch 語(yǔ)句中。如例 3 中，把發(fā)生率高的case 標(biāo)號(hào)放在外層的 switch 語(yǔ)句中，把發(fā)生頻率低的放在缺省的(default)內(nèi)層 switch 語(yǔ)句中。

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1. switch (表達(dá)式)  

2. {  

3.     case 值1:  

4.         語(yǔ)句1: break;  

5.     case 值2：  

6.         語(yǔ)句2：break;  

7.     ……  

8.     /*把發(fā)生頻率低的放在內(nèi)層的switch語(yǔ)句中*/  

9.     default:  

10.         switch (表達(dá)式)  

11.         {  

12.             case 值n:  

13.                 語(yǔ)句n: break;  

14.             case 值m:  

15.                 語(yǔ)句m: break;  

16.        ……    

17.         }  

18. }  

例子3 使用嵌套switch語(yǔ)句提高程序執(zhí)行效率。

考慮Fibonacci(斐波那契)問(wèn)題，F(xiàn)ibonacci問(wèn)題是可以通過(guò)簡(jiǎn)單的遞歸方法來(lái)解決:

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1. int fib ( n )  

2. {  

3.     if ( n == 0 || n == 1 )   

4.     {  

5.         return 1;  

6.     }  

7.     else   

8.     {  

9.         return fib( n - 2 ) + fib ( n - 1 );  

10.     }  

11. }  

注:在這里，我們考慮Fibonacci 系列從1開(kāi)始，因此，該系列看起來(lái):1，1，2，3，5，8，…

注意:從遞歸樹(shù)，我們計(jì)算fib(3)函數(shù)2次，fib(2)函數(shù)3次。這是相同函數(shù)的重復(fù)計(jì)算。如果n非常大，fib函數(shù)的效率會(huì)比較低。Memoization是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)，可以被用在遞歸，加強(qiáng)計(jì)算速度。fibonacci 函數(shù)Memoization的代碼如下:

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1. int calc_fib ( int n )  

2. {  

3.     int val[ n ] ， i;  

4.     for ( i = 0; i <=n; i++ )  

5.     {  

6.         val[ i ] = -1;      // Value of the first n + 1 terms of the fibonacci terms set to -1  

7.     }  

8.     val[ 0 ] = 1;               // Value of fib ( 0 ) is set to 1  

9.     val[ 1 ] = 1;           // Value of fib ( 1 ) is set to 1  

10.     return fib( n ， val );  

11. }  

12.    

13. int fib( int n ， int* value )  

14. {  

15.     if ( value[ n ] != -1 )   

16.     {  

17.         return value[ n ];              // Using memoization  

18.     }  

19.     else   

20.     {  

21.         value[ n ] = fib( n - 2 ， value ) + fib ( n - 1 ， value );          // Computing the fibonacci term  

22.     }  

23.     return value[ n ];                // Returning the value  

24. }  

除了編程上的技巧外，為提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，我們通常也需要最大可能地利用各種硬件設(shè)備自身的特點(diǎn)來(lái)減小其運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)銷(xiāo)，例如減小中斷次數(shù)，利用DMA傳輸方式等。

對(duì)于嵌入式系統(tǒng)，Ｃ語(yǔ)言在開(kāi)發(fā)速度，軟件可靠性以及軟件質(zhì)量等方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。本文就嵌入式Ｃ語(yǔ)言在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，如何更好的利用系統(tǒng)資源，對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)行了討論。當(dāng)然代碼優(yōu)化的方法還有很多，這里只是寫(xiě)出了一部分，希望能為開(kāi)發(fā)人員提供一些幫助，也歡迎大家留言交流。