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編寫更好的單片機(jī)C語言程序的幾點(diǎn)技巧
來源:互聯(lián)網(wǎng) | 作者:中華IC網(wǎng)整理 | 發(fā)表于:2013-07-28
衡量代碼的好壞應(yīng)該從以下幾個(gè)方面來看1,代碼穩(wěn)定,沒有隱患。2,執(zhí)行效率高。3,可讀性高。4,便于移植。

衡量代碼的好壞應(yīng)該從以下幾個(gè)方面來看

  1,代碼穩(wěn)定,沒有隱患?! ?,執(zhí)行效率高?! ?,可讀性高?! ?,便于移植。

  下面發(fā)一些技巧和經(jīng)驗(yàn)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(jié)構(gòu)

  應(yīng)該熟悉算法語言,知道各種算法的優(yōu)缺點(diǎn),具體資料請(qǐng)參見相應(yīng)的參考資料,有很多計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)也很重要,比如你在一堆隨機(jī)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(guān)系,一般來說,指針比較靈活簡(jiǎn)潔,而數(shù)組則比較直觀,容易理解。對(duì)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(zhǎng)整型(long int),能不使用浮點(diǎn)型(float)變量就不要使用浮點(diǎn)型變量。當(dāng)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(bào)錯(cuò),但程序運(yùn)行結(jié)果卻錯(cuò)了,而且這樣的錯(cuò)誤很難發(fā)現(xiàn)。在ICCAVR中,可以在Options中設(shè)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(zhǎng)整型參數(shù)(%ld、%lu、%lx和%lX格式說明符),至于浮點(diǎn)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(huì)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(fù)合賦值表達(dá)式(如a-=1及a+=1等)都能夠生成高質(zhì)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(huì)生成二到三個(gè)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(zhì)量的inc和dec之類的的代碼。

  5、減少運(yùn)算的強(qiáng)度

  可以使用運(yùn)算量小但功能相同的表達(dá)式替換原來復(fù)雜的的表達(dá)式。如下:

  (1)、求余運(yùn)算。

  a=a%8;

  可以改為:

  a=a&7;

  說明:位操作只需一個(gè)指令周期即可完成,而大部分的C編譯器的“%”運(yùn)算均是調(diào)用子程序來完成,代碼長(zhǎng)、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(yùn)算

  a=pow(a,2.0);

  可以改為:

  a=a*a;

  說明:在有內(nèi)置硬件乘法器的單片機(jī)中(如51系列),乘法運(yùn)算比求平方運(yùn)算快得多,因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)的求平方是通過調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn)的,在自帶硬件乘法器的AVR單片機(jī)中,如ATMega163中,乘法運(yùn)算只需2個(gè)時(shí)鐘周期就可以完成。既使是在沒有內(nèi)置硬件乘法器的AVR單片機(jī)中,乘法運(yùn)算的子程序比平方運(yùn)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(shí)現(xiàn)乘除法運(yùn)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(diào)用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調(diào)用乘除法子程序生成的代碼效率高。實(shí)際上,只要是乘以或除以一個(gè)整數(shù),均可以用移位的方法得到結(jié)果,如:

  a=a*9

  可以改為:

  a=(a<<3)+a

  6、循環(huán)

  (1)、循環(huán)語

  對(duì)于一些不需要循環(huán)變量參加運(yùn)算的任務(wù)可以把它們放到循環(huán)外面,這里的任務(wù)包括表達(dá)式、函數(shù)的調(diào)用、指針運(yùn)算、數(shù)組訪問等,應(yīng)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(gè)init的初始化程序中進(jìn)行。

  (2)、延時(shí)函數(shù):

  通常使用的延時(shí)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(shí)函數(shù):

  void delay (void)

  {

  unsigned int i;

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

  ;

  }

  兩個(gè)函數(shù)的延時(shí)效果相似,但幾乎所有的C編譯對(duì)后一種函數(shù)生成的代碼均比前一種代碼少1~3個(gè)字節(jié),因?yàn)閹缀跛械腗CU均有為0轉(zhuǎn)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(shí)也一樣,使用自減指令控制循環(huán)會(huì)比使用自加指令控制循環(huán)生成的代碼更少1~3個(gè)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(shí),使用預(yù)減循環(huán)時(shí)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(shí)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(zhǎng)度短于while循環(huán)。

  7、查表

  在程序中一般不進(jìn)行非常復(fù)雜的運(yùn)算,如浮點(diǎn)數(shù)的乘除及開方等,以及一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型的插補(bǔ)運(yùn)算,對(duì)這些即消耗時(shí)間又消費(fèi)資源的運(yùn)算,應(yīng)盡量使用查表的方式,并且將數(shù)據(jù)表置于程序存儲(chǔ)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(fù)計(jì)算的工作量。

  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(chǔ)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(cuò),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。。。。。。

  CODE:

  1,防止一個(gè)頭文件被重復(fù)包含

  #ifndef COMDEF_H

  #define COMDEF_H

  //頭文件內(nèi)容

  #endif

  2,重新定義一些類型,防止由于各種平臺(tái)和編譯器的不同,而產(chǎn)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(gè)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(gè)field在結(jié)構(gòu)體(struct)中的偏移量

  #define FPOS( type, field )

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

  6,得到一個(gè)結(jié)構(gòu)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(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)化為一個(gè)Word

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

#b)


  #define CONS(a,b) _CONS(a,b) // 轉(zhuǎn)換宏

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

  輸出為: int max: 0x7fffffff

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

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

  輸出為:200

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


'#'和'##'的一些應(yīng)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(hào);

  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(dāng)前層的宏,所以__LINE__在第二層才能被解開;

  2、填充結(jié)構(gòu)

  #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(dāng)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(gè)數(shù)值類型所對(duì)應(yīng)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(dāng)于: char buf[11];


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