C語言高效編程的幾招
第2招:數(shù)學方法解決問題
現(xiàn)在我們演繹高效C語言編寫的第二招——采用數(shù)學方法來解決問題。
數(shù)學是計算機之母,沒有數(shù)學的依據(jù)和基礎,就沒有計算機的發(fā)展,所以在編寫程序的時候,采用一些數(shù)學方法會對程序的執(zhí)行效率有數(shù)量級的提高。
舉例如下,求 1~100的和。
方法E
int I , j;
for (I = 1 ;I=100; I ++){
j += I;
}
方法F
int I;
I = (100 * (1+100)) / 2
這個例子是我印象最深的一個數(shù)學用例,是我的計算機啟蒙老師考我的。當時我只有小學三年級,可惜我當時不知道用公式 N×(N+1)/ 2 來解決這個問題。方法E循環(huán)了100次才解決問題,也就是說最少用了100個賦值,100個判斷,200個加法(I和j);而方法F僅僅用了1個加法,1次乘法,1次除法。效果自然不言而喻。所以,現(xiàn)在我在編程序的時候,更多的是動腦筋找規(guī)律,最大限度地發(fā)揮數(shù)學的威力來提高程序運行的效率。
第3招:使用位操作
實現(xiàn)高效的C語言編寫的第三招——使用位操作,減少除法和取模的運算。
在計算機程序中,數(shù)據(jù)的位是可以操作的最小數(shù)據(jù)單位,理論上可以用“位運算”來完成所有的運算和操作。一般的位操作是用來控制硬件的,或者做數(shù)據(jù)變換使用,但是,靈活的位操作可以有效地提高程序運行的效率。舉例如下:
方法G
int I,J;
I = 257 /8;
J = 456 % 32;
方法H
int I,J;
I = 257 >>3;
J = 456 - (456 >> 4 4);
在字面上好像H比G麻煩了好多,但是,仔細查看產生的匯編代碼就會明白,方法G調用了基本的取模函數(shù)和除法函數(shù),既有函數(shù)調用,還有很多匯編代碼和寄存器參與運算;而方法H則僅僅是幾句相關的匯編,代碼更簡潔,效率更高。當然,由于編譯器的不同,可能效率的差距不大,但是,以我目前遇到的MS C ,ARM C 來看,效率的差距還是不小。相關匯編代碼就不在這里列舉了。
運用這招需要注意的是,因為CPU的不同而產生的問題。比如說,在PC上用這招編寫的程序,并在PC上調試通過,在移植到一個16位機平臺上的時候,可能會產生代碼隱患。所以只有在一定技術進階的基礎下才可以使用這招。
第4招:匯編嵌入
高效C語言編程的必殺技,第四招——嵌入?yún)R編。
“在熟悉匯編語言的人眼里,C語言編寫的程序都是垃圾”。這種說法雖然偏激了一些,但是卻有它的道理。匯編語言是效率最高的計算機語言,但是,不可能靠著它來寫一個操作系統(tǒng)吧?所以,為了獲得程序的高效率,我們只好采用變通的方法 ——嵌入?yún)R編,混合編程。
舉例如下,將數(shù)組一賦值給數(shù)組二,要求每一字節(jié)都相符。
char string1[1024],string2[1024];
方法I
int I;
for (I =0 ;I1024;I++)
*(string2 + I) = *(string1 + I)
方法J
#ifdef _PC_
int I;
for (I =0 ;I1024;I++)
*(string2 + I) = *(string1 + I);
#else
#ifdef _ARM_
__asm
{
MOV R0,string1
MOV R1,string2
MOV R2,#0
loop:
LDMIA R0!, [R3-R11]
STMIA R1!, [R3-R11]
ADD R2,R2,#8
CMP R2, #400
BNE loop
}
#endif
方法I是最常見的方法,使用了1024次循環(huán);方法J則根據(jù)平臺不同做了區(qū)分,在ARM平臺下,用嵌入?yún)R編僅用128次循環(huán)就完成了同樣的操作。這里有朋友會說,為什么不用標準的內存拷貝函數(shù)呢?這是因為在源數(shù)據(jù)里可能含有數(shù)據(jù)為0的字節(jié),這樣的話,標準庫函數(shù)會提前結束而不會完成我們要求的操作。這個例程典型應用于LCD數(shù)據(jù)的拷貝過程。根據(jù)不同的CPU,熟練使用相應的嵌入?yún)R編,可以大大提高程序執(zhí)行的效率。
雖然是必殺技,但是如果輕易使用會付出慘重的代價。這是因為,使用了嵌入?yún)R編,便限制了程序的可移植性,使程序在不同平臺移植的過程中,臥虎藏龍,險象環(huán)生!同時該招數(shù)也與現(xiàn)代軟件工程的思想相違背,只有在迫不得已的情況下才可以采用。切記,切記。
使用C語言進行高效率編程,我的體會僅此而已。在此以本文拋磚引玉,還請各位高手共同切磋。希望各位能給出更好的方法,大家一起提高我們的編程技巧。
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