C语言高效编程的几种方法

[摘要]编写高效简洁的C语言代码，是许多软件工程师追求的目标。本文就是针对编程工作中的一些体会和经验做相关的阐述。

关键词：高效；空间；位；嵌入

中图分类号：G623.58

C语言程序设计方法多种多样，一般以根据实际情况选择程序设计方法。现根据不同情况说明几种不同的高效编程方法。

1.以空间换时间

计算机程序中最大的矛盾是空间和时间的矛盾，那么，从这个角度出发逆向思维来考虑程序的效率问题，我们就有了解决问题的第1招--以空间换时间。比如说字符串的赋值：

方法A：通常的办法

#define LEN 32

char string1 [LEN]；

memset （string1，0，LEN）；

strcpy （string1，"This is a example！！"）；

方法B：

const char string2[LEN] ="This is a example！"；

char * cp；

cp = string2 ；

使用的时候可以直接用指针来操作。

从上面的例子可以看出，A和B的效率是不能比的。在同样的存储空间下，B直接使用指针就可以操作了，而A需要调用两个字符函数才能完成。B的缺点在于灵活性没有A好。在需要频繁更改一个字符串内容的时候，A具有更好的灵活性；如果采用方法B，则需要预存许多字符串，虽然占用了大量的内存，但是获得了程序执行的高效率。

如果系统的实时性要求很高，内存还有一些，那我推荐你使用该招数。该招数的变招--使用宏函数而不是函数。举例如下：

方法C：

#define bwMCDR2_ADDRESS 4

#define bsMCDR2_ADDRESS 17

int BIT_MASK（int __bf）

{

return （（1U

}

void SET_BITS（int __dst，

int __bf， int __val）

{

__dst = （（__dst） & ～（BIT_MASK（__bf））） |

/

（（（__val）

& （BIT_MASK（__bf））））

}

SET_BITS（MCDR2， MCDR2_ADDRESS，RegisterNumber）；

方法D：

#define bwMCDR2_ADDRESS 4

#define bsMCDR2_ADDRESS 17

#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK（MCDR2_ADDRESS）

#define BIT_MASK（__bf）

（（（1U

#define SET_BITS（__dst， __bf， __val）

/

（（__dst） = （（__dst） & ～（BIT_MASK（__bf）））

| /

（（（__val）

& （BIT_MASK（__bf））））

SET_BITS（MCDR2， MCDR2_ADDRESS，

RegisterNumber）；

函数和宏函数的区别就在于，宏函数占用了大量的空间，而函数占用了时间。大家要知道的是，函数调用是要使用系统的栈来保存数据的，如果编译器里有栈检查选项，一般在函数的头会嵌入一些汇编语句对当前栈进行检查；同时，CPU也要在函数调用时保存和恢复当前的现场，进行压栈和弹栈操作，所以，函数调用需要一些CPU时间。

而宏函数不存在这个问题。宏函数仅仅作为预先写好的代码嵌入到当前程序，不会产生函数调用，所以仅仅是占用了空间，在频繁调用同一个宏函数的时候，该现象尤其突出。

D方法是我看到的最好的置位操作函数，是ARM公司源码的一部分，在短短的三行内实现了很多功能，几乎涵盖了所有的位操作功能。C方法是其变体，其中滋味还需大家仔细体会。

2.数学方法解决问题

现在我们演绎高效C语言编写的第二招--采用数学方法来解决问题。数学是计算机之母，没有数学的依据和基础，就没有计算机的发展，所以在编写程序的时候，采用一些数学方法会对程序的执行效率有数量级的提高。

3.使用位操作

实现高效的C语言编写的第三招--使用位操作。减少除法和取模的运算。在计算机程序中数据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用"位运算"来完成所有的运算和操作。一般的位操作是用来控制硬件的，或者做数据变换使用，但是，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。

运用这招需要注意的是，因为CPU的不同而产生的问题。比如说，在PC上用这招编写的程序，并在PC上调试通过，在移植到一个16位机平台上的时候，可能会产生代码隐患。所以只有在一定技术进阶的基础下才可以使用这招。

4.汇编嵌入

高效C语言编程的必杀技，第四招--嵌入汇编。"在熟悉汇编语言的人眼里，C语言编写的程序都是垃圾"。这种说法虽然偏激了一些，但是却有它的道理。汇编语言是效率最高的计算机语言，但是，不可能靠着它来写一个操作系统吧？所以，为了获得程序的高效率，我们只好采用变通的方法--嵌入汇编，混合编程。

建议不轻易使用此种方法，因为使用了嵌入汇编，便限制了程序的可移植性，使程序在不同平台移植的过程中，存在安全隐患！同时此种方法也与现代软件工程的思想相违背，只有在迫不得已的情况下才可以采用。

参考文献：

[1].《C语言趣味程序百例精解》，陈朔鹰 陈英主编，北京理工大学出版社，1996年。

[2].《Turbo C 2.0实用大全》，常玉龙等编写，北京航空航天大学出版社，1994年9月。

[3]. 陈朔鹰等编著，C语言程序设计基础教程，兵器工业出版社，1994年9月。

[4].《C语言程序设计辅导与习题集》，田淑清等，中国铁道出版社，2000年1月。