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：

［plain］ view plain copy print？void str_print（ char *str ）{int i;for （ i = 0; i 《 strlen （ str ）; i++ ）{ printf（“%c”，str［ i ］ ）; } }void str_print1 （ char *str ）{int len;len = strlen （ str ）;for （ i = 0; i 《 len; i++ ）{printf（“%c”，str［ i ］ ）;}}

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。

6、內(nèi)嵌匯編

程序中對(duì)時(shí)間要求苛刻的部分可以用內(nèi)嵌匯編來(lái)重寫(xiě)，以帶來(lái)速度上的顯著提高。但是，開(kāi)發(fā)和測(cè)試匯編代碼是一件辛苦的工作，它將花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間，因而要慎重選擇要用匯編的部分。在程序中，存在一個(gè)80-20原則，即20%的程序消耗了80%的運(yùn)行時(shí)間，因而我們要改進(jìn)效率，最主要是考慮改進(jìn)那20%的代碼。

7、提高循環(huán)語(yǔ)言的效率

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：

［plain］ view plain copy print？for （j = 0; j 《 30; j++）{for （i = 0; i 《 10; i++）{……}} // 例子 1-1 for （i = 0; i 《 10; i++）{for （j = 0; j 《 30; j++） {……}} // 例子 2-2 程序部簡(jiǎn)潔但效率高

8、提高 switch 語(yǔ)句的效率

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。

［plain］ view plain copy print？ switch （表達(dá)式） { case 值1：語(yǔ)句1： break;case 值2：語(yǔ)句2：break; ……/*把發(fā)生頻率低的放在內(nèi)層的switch語(yǔ)句中*/default:switch （表達(dá)式） {case 值n：語(yǔ)句n： break;case 值m：語(yǔ)句m： break;……}}例子3 使用嵌套switch語(yǔ)句提高程序執(zhí)行效率。

9、避免使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

使用 C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)可以加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度，但由于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)需要設(shè)法處理用戶(hù)所有可能遇到的情況，所以很多標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)代碼很大。比如標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的 sprintf函數(shù)非常大。這個(gè)龐大的代碼中有很大一部分用于處理浮點(diǎn)數(shù)，如果程序中不需要格式化浮點(diǎn)數(shù)值（ 如%f），程序設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)實(shí)際情況用少量的代碼實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

10、采用數(shù)學(xué)方法優(yōu)化程序

數(shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)之母，沒(méi)有數(shù)學(xué)的依據(jù)和基礎(chǔ)，就沒(méi)有計(jì)算機(jī)的發(fā)展，所以在編寫(xiě)程序的時(shí)候，采用一些數(shù)學(xué)方法會(huì)對(duì)程序的執(zhí)行效率有數(shù)量級(jí)的提高。有時(shí)候這個(gè)問(wèn)題常常被大家忽略， 對(duì)于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的程序員來(lái)說(shuō)更是如此。例如：求 1~100 的和：

sum = 100*（100+1）/2;數(shù)學(xué)公式： （a1 + an）*n/2

使用C語(yǔ)言的位操作可以減少除法和取模的運(yùn)算。在計(jì)算機(jī)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(yùn)算”來(lái)完成所有的運(yùn)算和操作。因而，靈活的位操作可以有效地提高程序運(yùn)行的效率。比如用用位操作區(qū)代替除法：比如：128 / 8 -》》 128 》》 3;

優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)提高代碼的效率有很大的幫助。當(dāng)然有時(shí)候時(shí)間效率和空間效率是對(duì)立的，此時(shí)應(yīng)分析哪個(gè)更重要， 做出適當(dāng)?shù)恼壑小Ａ硗猓谶M(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候不要片面的追求緊湊的代碼，因?yàn)榫o湊的代碼并不能產(chǎn)生高效率的機(jī)器碼。

11、存儲(chǔ)器分配

由于成本限制，嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器容量有限。程序中所有的變量，包含的庫(kù)函數(shù)以及堆棧等都使用有限的內(nèi)存：全局變量在整個(gè)程序范圍內(nèi)都有效。程序執(zhí)行完后才會(huì)釋放;靜態(tài)變量的作用范圍也是整個(gè)程序，只有局部變量中的動(dòng)態(tài)變量在函數(shù)執(zhí)行完后會(huì)釋放。因此， 在程序中應(yīng)盡量使用局部變量，提高內(nèi)存使用效率。程序中堆的大小受限于所有全局?jǐn)?shù)據(jù)和棧空間都分配后的剩余量，如果堆太小，程序不能夠在需要的時(shí)候分配內(nèi)存。因此在使用 malloc 函數(shù)申請(qǐng)內(nèi)存之后一定要用 free 函數(shù)進(jìn)行釋放， 防止內(nèi)存泄露。

12、選擇好的無(wú)限循環(huán)

在編程中，我們常常需要用到無(wú)限循環(huán)，常用的兩種方法是while （1） 和 for （;;）。這兩種方法效果完全一樣，但那一種更好呢？然我們看看它們編譯后的代碼：

編譯前：

while （1）；

編譯后：

mov eax，1test eax，eaxje foo+23hjmp foo+18h

編譯前：

for （;;）；

編譯后：

jmp foo+23h

顯然，for （;;）指令少，不占用寄存器，而且沒(méi)有判斷，跳轉(zhuǎn)，比while （1）好。

13、使用Memoization，以避免遞歸重復(fù)計(jì)算

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：

［plain］ view plain copy print？int fib （ n ）{if （ n == 0 || n == 1 ）{return 1;}else{return fib（ n - 2 ） + fib （ n - 1 ）;}}

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：

［plain］ view plain copy print？int calc_fib （ int n ）{int val［ n ］ ， i;for （ i = 0; i 《=n; i++ ）{val［ i ］ = -1; // Value of the first n + 1 terms of the fibonacci terms set to -1}val［ 0 ］ = 1; // Value of fib （ 0 ） is set to 1val［ 1 ］ = 1; // Value of fib （ 1 ） is set to 1return fib（ n ， val ）;}

int fib（ int n ， int* value ）{if （ value［ n ］ ！= -1 ）{return value［ n ］; // Using memoization}else{value［ n ］ = fib（ n - 2 ， value ） + fib （ n - 1 ， value ）; // Computing the fibonacci term}return value［ n ］; // Returning the value}

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。
編輯：lyn