如何提高C语言代码效率

Asch

代码效率包括两个方面内容：代码的大小和代码执行速度。如果代码精简和执行速度快，我们就说这个代码效率高。一般情况下，代码精简了速度也相应提上来了。单片机的ROM和RAM的空间都很有限，当您编程时遇到单片机的ROM和RAM的不够用的时候，或者您的程序要求较高的执行速度时，我们就得面对解决代码效率问题了。如何提高代码效率？现笔者以一个LED闪烁的程序为例与您探讨。
  ＃i nclude<reg52.h>//包含头文件
sbit led=P2^0;//定义位变量led，使其关联单片机管脚P2.0
void Delayms(unsigned int t);//定义延时函数
int main(void)//主函数（C语言程序入口函数）
{
       while(1)
       {
             led=0;//P2.0拉低，点亮LED
             Delayms(500);//调用延时函数，延时500毫秒
             led=1;//P2.0拉高，熄灭LED
             Delayms(500);//调用延时函数，延时500毫秒
       }
       return 0;
}
void Delayms(unsigned int t)//延时函数
{
        unsigned int i,j;
        for(i=0;i<t;i++)
               for(j=0;j<120;j++);//大约延时1毫秒
}
这是指示灯LED闪烁的C源码，这个源码在Keil uVision4 生成的程序代码是67个字节。下面我们就采用几个方法来提高这个程序的效率。
一．尽量定义局部变量
单片机程序的全局变量一般是放在通用数据存储器（RAM）中，而局部变量一般是放在特殊功能寄存器当中。处理寄存器数据的速度比处理RAM数据要快，如果在一个局部函数里调用一个全局变量将会多生成好几个代码出来。所以，少定义全局变量，多定义局部变量。如上例中，如果把延时函数里的i和j定义为全局变量，编译后程序代码会增加到79个字节，多了12个字节。
二．省略函数定义
在一个单片机程序里我们习惯在main函数的前面先定义被调用函数，然后在mian函数的下面再实现被调用函数。这样的写法固然是一个好习惯，但每定义一个函数会增加几个代码，而且函数形参数据类型越大、形参越多增加的代码就越多，显然这不是什么好事。如果不定义编译器又报错，怎么办？C编译器的编译顺序是从上往下编译，只要被调用的函数在主调函数调用之前实现就没有问题了。所以，笔者的习惯写法是不用定义函数，但要按先后顺序（被调用函数一定要在主调函数之前写好）来写函数实现，到最后再写main函数。这样做编译器不但不会报错，而且代码得到精简了。如上例中，把延时函数的定义删除了，然后把延时函数的实现搬到main函数的上面，编译后程序代码减少到63个字节，减少了4个字节。
三．省略函数形参
函数带形参，是为了在函数调用时传递实参，不但可以避免重复代码出现，还可以通过传递不同的实参值多次调用函数且实现不同的函数功能，总体代码也会得到精简。在实际编程的时候，我们只要注意，还可以进一步精简代码。对于不是多次调用或者多次调用但实参值不变的函数我们可以省略函数形参。如上例中的延时函数，我们把它改成不带形参的函数：
void Delayms()//延时函数
{
     unsigned int i,j;
     for(i=0;i<500;i++)
          for(j=0;j<120;j++);//大约延时1毫秒
}
编译后，程序代码变成了56个字节，精简了11个字节。
四．改换运算符
也许您可能没有注意到C运算符的运用也会影响程序代码的数量。如上例中，把延时函数里的自加运算符改成自减运算符后，如：
void Delayms(unsigned int t)//延时函数
{
     unsigned int i,j;
     for(i=t;i>0;i--)
          for(j=120;j>0;j--);//大约延时1毫秒
}
编译后，程序代码变成了65个字节，精简了2个字节。
通过改换运算符能达到精简代码的例子还有：
1.把求余运算表达式改为位与运算表达式。如：b=a%8 可以改为：b=a&7。
2.把乘法运算表达式改为左移运算表达式。如：b=a*8 可以改为：b=a<<3。
3.把除法运算表达式改为右移运算表达式。如：b=a/8 可以改为：b=a>>3。
五．选择合适的数据类型
C语言里选择变量的数据类型很讲究，变量的数据类型过小满足不了程序的要求，变量的数据类型过大会占用太多的RAM资源。您可能还没有注意到数据类型定义也影响程序代码的大小，而且这个影响还不小。如上例中，延时函数里的局部变量j定义的数据类型明显偏大，如果把它由unsigned int改成unsigned char 。编译后，程序代码变成了59个字节，精简了8个字节。
六．直接嵌入代码
    在您的程序里如果某个函数只调用一次，而您又要求代码提高执行速度，建议您不要采用调用函数的形式，而应该将该函数里的代码直接嵌入主调函数里，代码执行效率会大大提高。
七．使用效率高的C语句
C语言里有一个三目运算符“？”，俗称“问号表达式”。很多程序员都很喜欢使用，因为它逻辑清晰表达简洁。
看这个问号表达式：c=(a>b) ? a+1 : b+1;实际上等效于以下的if…else结构：
if (a>b)  c=a+1;
else  c=b+1;
可以看到，使用问号表达式，语句相当简洁，但它的执行效率却很低，远没有if…else语句效率高。所以，当您的程序要求提高执行速度的话，建议您不要使用问号表达式了。
另外，do…while语句也比while语句的效率高。
代码的效率问题，不是我们编程中的主要问题，除了程序要求较高的执行速度或者单片机的ROM和RAM不够用的时候才会考虑。一般情况下，我们不用在乎。如果您一味追求高效率的代码，可能会影响代码的可读性和可维护性。

yyande

受到教育了！野路子出身就是有点麻烦！

richards

楼主说了明白了一些东西 但是有点疑问就是
省略函数定义
也就是第二条减少代码量的原理不是很清楚。

y574924080

第二个不是很理解~~~

我一直以为两种方法是一样的咧

learner123

第二点说明楼主编译器玩的还不熟

楼主说的这些很多都是编译相关的优化问题。

y574924080

我试着编译先经过第四步优化的程序， 结果是65个字节

再继续进行第二步优化，结果还是65个字节

millwood0

二．省略函数定义
三．省略函数形参

those are BIG no-nos for any prudent programming.

dcqq88

这个对于算法和结构这一块吧！

zhangli019

试验下看看

xiaoziwen

第二条不一定对
跟编译环境有关 可以优化的
使用先定义的方式 可读性更好

linjpxt

声明函数是不会引起代码大小变化的,同样声明参数的类型也是不会改变代码的实质结果,而声明传递的参数大小及类型更是一个好的代码习惯,如果是为了几个字节的差去放弃一种好的风格我觉得是得不尝失的.

twitter

七．使用效率高的C语句
C语言里有一个三目运算符“？”，俗称“问号表达式”。很多程序员都很喜欢使用，因为它逻辑清晰表达简洁。
看这个问号表达式：c=(a>b) ? a+1 : b+1;实际上等效于以下的if…else结构：
if (a>b)  c=a+1;
else  c=b+1;
可以看到，使用问号表达式，语句相当简洁，但它的执行效率却很低，远没有if…else语句效率高。所以，当您的程序要求提高执行速度的话，建议您不要使用问号表达式了。

楼主不要误导，自己没验证过某博客文章结论的严谨性，就随便从那复制粘贴来，看看avr上面，实际是问号语句产生的汇编更快更短：

AIHHLI

我感覺代碼的可移植性，可讀性為上，還是盡量寫標準點吧，沒必要為了省一點點空間用一些艱澀的技巧。實在追求速度，請用匯編。

caiseyuzhou

受教了，多谢

lcofjp

一笑而过

huwei764729843

学习了  好东西

蓝海de梦

其实关于一些像浮点数这样的运算也很重要的，

hsztc

主体改成Led=~led然后延时会不会代码更少点

jqbkl007

。。。。。mark

Asch

twitter 发表于 2012-5-12 22:18
楼主不要误导，自己没验证过某博客文章结论的严谨性，就随便从那复制粘贴来，看看avr上面，实际是问号语 ...

这里有必要强调一下，我的本意是在51区讨论51.
89C51在@12Mz时 我的编译器执行代码情况：
1，当a>b时：
    A),  c=(a>b) ? a+1 : b+1;指令执行时间是 15uS.
    B), if (a>b)  c=a+1; else  c=b+1;指令执行时间是 14uS.
2, 当a<b时：
    A),  c=(a>b) ? a+1 : b+1;指令执行时间是 13uS.
    B), if (a>b)  c=a+1; else  c=b+1;指令执行时间是 12uS.

Asch

大家研究讨论，抛砖引玉。
对可以借鉴提升，错误可以修改。

锦瑟华年

代码的效率问题，不是我们编程中的主要问题，除了程序要求较高的执行速度或者单片机的ROM和RAM不够用的时候才会考虑。一般情况下，我们不用在乎。如果您一味追求高效率的代码，可能会影响代码的可读性和可维护性。

觉得这句话才是重点，最省时间的是一个好的算法，如果为了节省几个us的时间而影响代码的可读性与可维护性就得不偿失了。特别是连函数声明和形参列表都省略了，这样带来的不知道是高效还是麻烦啊

Etual

1，基本认同，寄存器寻址速度快而且生成代码小，具体可以看汇编代码，对比一下寄存器寻址和直接寻址。

2，不认同，C的标准是必须先声明。

3，不认同，不标准。

4，那个可以取代的运算符仅仅能运用于 2 的N 次方。

5，速度最快的数据类型就是MCU的数据总线长度，所以51肯定是 char， 而 ARM 或者 其他32位机，int（long）的数据类型
最好。

6，认同

7，不一定，看编译器的优化策略吧

hamipeter

抽空看看

zhenyifei

原来有这么多的讲究，记住了

hsztc

Asch 发表于 2012-5-14 10:48
这里有必要强调一下，我的本意是在51区讨论51.
89C51在@12Mz时 我的编译器执行代码情况：
1，当a>b时：

你试试a和b都是16位整数

hsztc

两个用KEIL生成的代码是一样的

洛乐

只是意识是这样  真正到达预想的效果吗

linpin1368

学习之~~