1、选择合适的算法和数据结构

选择一种合适的数据结构很重要，如果在一堆随机存放的数中使用了大量的插入和删除指令，那使用链表要快得多。数组与指针语句具有十分密切的关系，一般来说，指针比较灵活简洁，而数组则比较直观，容易理解。对于大部分的编译器，使用指针比使用数组生成的代码更短，执行效率更高。

在许多种情况下，可以用指针运算代替数组索引，这样做常常能产生又快又短的代码。与数组索引相比，指针一般能使代码速度更快，占用空间更少。使用多维数组时差异更明显。下面的代码作用是相同的，但是效率不一样。

数组索引 指针运算

For(;;){ p=array

A=array[t++]; for(;;){

a=*(p++);

。。。。。。。。。。。。。。。

} }

指针方法的优点是，array的地址每次装入地址p后，在每次循环中只需对p增量操作。在数组索引方法中，每次循环中都必须根据t值求数组下标的复杂运算。

时间复杂度更低、效率更高的算法可以提高执行效率。一个简单的例子，计算1~100这些数的和，可以循环100次，也可以直接使用求和公式，在执行效率上，是显而易见的。

2、代码尽量简洁，避免重复

在10天学会单片机那本书上看到写的数码管显示那部分代码，选中一个位，然后送数据，再选中一个位，再送数据，依次做完。代码重复率太高了，不仅占用过多的类存，而且执行效率差可读性差，仅仅是实现了功能而已，实际的编程可以做一个循环，for循环或者while循环。这样的代码看起来更有水平。

3、合理使用宏定义

在程序中如果某个变量或寄存器经常用到，可以使用宏定义定义一个新的名代替它。这样的好处是方便修改，比如液晶的数据端总线接的P1，现在想改到P0，那么只需要修改宏定义这里就可以了，编译器编译的时候，会自动的把定义的名替换成实际的名称。

函数和宏的区别就在于，宏占用了大量的空间，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。而宏不存在这个问题。宏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的时候，该现象尤其突出。

举例如下：

方法A：

#define bwMCDR2_ADDRESS 4

#define bsMCDR2_ADDRESS 17

int BIT_MASK(int __bf)

{

return ((1U << (bw ## __bf)) - 1)<< (bs ## __bf);

}

void SET_BITS(int __dst,

int __bf, int __val)

{

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

/

(((__val) << (bs ## __bf))

& (BIT_MASK(__bf))))

}

SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS,ReGISterNumber);

方法B：

#define bwMCDR2_ADDRESS 4

#define bsMCDR2_ADDRESS 17

#define bmMCDR2_ADDRESS BIT_MASK(MCDR2_ADDRESS)

#define BIT_MASK(__bf)

(((1U << (bw ## __bf)) - 1)

<< (bs ## __bf))

#define SET_BITS(__dst, __bf, __val)

/

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

| /

(((__val) << (bs ## __bf))

& (BIT_MASK(__bf))))

SET_BITS(MCDR2, MCDR2_ADDRESS,

RegisterNumber);

B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。A方法是其变体，其中滋味还需大家仔细体会。

4、以空间换取时间

程序的复杂度包含时间复杂度和空间复杂度，而随着计算机硬件的发展，渐渐放低了对空间复杂度的要求，在很多情况下，为了换取程序的执行效率，牺牲计算机的空间。比如字符串的相关操作、使用缓存技术等。

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。

5、选择合适的算法和数据结构

应该熟悉算法语言，知道各种算法的优缺点，具体资料请参见相应的参考资料，有很多计算机书籍上都有介绍。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找法代替，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执行的效率。

选择一种合适的数据结构也很重要。指针是一个包含地址的变量，可对他指向的变量进行寻址。使用指针可以很容易的从一个变量移到下一个变量，故特别适合对大量变量进行操作的场合。数组与指针语句具有十分密切的关系，一般来说，指针比较灵活简洁，而数组则比较直观，容易理解。对于大部分的编译器，使用指针比使用数组生成的代码更短，执行效率更高。但是在Keil中则相反，使用数组比使用的指针生成的代码更短。

6、使用条件编译

一般情况下对C语言程序进行编译时，所有的程序都参加编译，但是有时希望对其中一部分内容只在满足一定条件才编译，这就是条件编译。条件编译可以根据实际情况，选择不同的编译范围，从而产生不同的代码。

7、嵌入汇编——杀手锏译

汇编语言是效率最高的计算机语言，在一般项目开发当中一般都采用C语言来开发的，因为嵌入汇编之后会影响平台的移植性和可读性，不同平台的汇编指令是不兼容的。但是对于一些执着的程序员要求程序获得极致的运行的效率，他们都在C语言中嵌入汇编，即“混合编程”。

/*实现了a=a+b+c*/

__asm

{

push eax

mov eax,a

add eax,b

add eax,c

mov a,eax

pop eax

}

手动编写汇编。在嵌入式软件开发中，一些软件模块最好用汇编语言来写，这可以使程序更加有效。虽然C/C++编译器对代码进行了优化，但是适当的使用内联汇编指令可以有效的提高整个系统运行的效率。

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。嵌入式C程序中主要使用在线汇编，即在C程序中直接插 入_asm{ }内嵌汇编语句。

举例如下，将数组一赋值给数组二,要求每一字节都相符。

char string1[1024],string2[1024];

方法A：

int I;

for (I =0 ;I<1024;I++)

*(string2 + I) = *(string1 + I)

方法B：

#ifdef _PC_

int I;

for (I =0 ;I<1024;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

再举个例子：

/* 把两个输入参数的值相加，结果存放到另外一个全局变量中 */

int result;

void Add(long a, long *b)

{

_asm

{

MOV AX, a

MOV BX, b

ADD AX, [BX]

MOV result, AX

}

}

方法A是最常见的方法，使用了1024次循环;方法J则根据平台不同做了区分，在ARM平台下，用嵌入汇编仅用128次循环就完成了同样的操作。这里有朋友 会说，为什么不用标准的内存拷贝函数呢?这是因为在源数据里可能含有数据为0的字节，这样的话，标准库函数会提前结束而不会完成我们要求的操作。这个例程 典型应用于LCD数据的拷贝过程。根据不同的CPU，熟练使用相应的嵌入汇编，可以大大提高程序执行的效率。

虽然是必杀技，但是如果轻易使用会付出惨重的代价。这是因为，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，卧虎藏龙，险象环生!同时该招数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。

8、避免使用标准库例程

嵌入式系统编程应避免使用标准库例程，因为很多大的库例程设法处理所有可能的情况，所以占用了庞大的内存空间，因而应尽可能地减少使用标准库例程。

9、确保声明和定义是静态的，除非您希望从不同的文件中调用该函数。

在同一文件函数对其他函数可见，才称之为静态函数。它限制其他访问内部函数，如果我们希望从外界隐藏该函数。现在我们并不需要为内部函数创建头文件，其他看不到该函数。静态声明一个函数的优点包括：

(1)两个或两个以上具有相同名称的静态函数，可用于在不同的文件。

(2)编译消耗减少，因为没有外部符号处理。

10、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。举例如下，求 1~100的和。

方法A：

int I , j;

for (I = 1 ;I<=100; I ++)

{

j += I;

}

方法B：

int I;

I = (100 * (1+100)) / 2

这个例子是我印象最深的一个数学用例，是我的计算机启蒙老师考我的。当时我只有小学三年级，可惜我当时不知道用公式 N×(N+1)/ 2 来解决这个问题。方法E循环了100次才解决问题，也就是说最少用了100个赋值，100个判断，200个加法(I和j);而方法F仅仅用了1个加法，1次乘法，1次除法。效果自然不言而喻。所以，现在我在编程序的时候，更多的是动脑筋找规律，最大限度地发挥数学的威力来提高程序运行的效率。

11、使用位操作

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。举例如下：

方法A：

int I,J;

I = 257 /8;

J = 456 % 32;

方法B：

int I,J;

I = 257 >>3;

J = 456 - (456 >> 4 << 4);

在字面上好像B比A麻烦了好多，但是，仔细查看产生的汇编代码就会明白，方法B调用了基本的取模函数和除法函数，既有函数调用，还有很多汇编代码和寄存器参 与运算;而方法H则仅仅是几句相关的汇编，代码更简洁，效率更高。当然，由于编译器的不同，可能效率的差距不大，但是，以我目前遇到的MS C ,ARM C 来看，效率的差距还是不小。

对于以2的指数次方为"*"、"/"或"%"因子的数学运算，转化为移位运算"<< >>"通常可以提高算法效率。因为乘除运算指令周期通常比移位运算大。

C语言位运算除了可以提高运算效率外，在嵌入式系统的编程中，它的另一个最典型的应用，而且十分广泛地正在被使用着的是位间的与(&)、或 (|)、非(~)操作，这跟嵌入式系统的编程特点有很大关系。我们通常要对硬件寄存器进行位设置，譬如，我们通过将AM186ER型80186处理器的中 断屏蔽控制寄存器的第低6位设置为0(开中断2)，最通用的做法是：

#define INT_I2_MASK 0x0040

wTemp = inword(INT_MASK);

outword(INT_MASK, wTemp &~INT_I2_MASK);

而将该位设置为1的做法是：

#define INT_I2_MASK 0x0040

wTemp = inword(INT_MASK);

outword(INT_MASK, wTemp | INT_I2_MASK);

判断该位是否为1的做法是：

#define INT_I2_MASK 0x0040

wTemp = inword(INT_MASK);

if(wTemp & INT_I2_MASK)

{

… /* 该位为1 */

}

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。

12、利用硬件特性

首先要明白CPU对各种存储器的访问速度，基本上是：

CPU内部RAM　>　外部同步RAM　>　外部异步RAM　>　FLASH/ROM

对于程序代码，已经被烧录在FLASH或ROM中，我们可以让CPU直接从其中读取代码执行，但通常这不是一个好办法，我们最好在系统启动后将FLASH或ROM中的目标代码拷贝入RAM中后再执行以提高取指令速度;

对于UART等设备，其内部有一定容量的接收BUFFER，我们应尽量在BUFFER被占满后再向CPU提出中断。例如计算机终端在向目标机通过RS-232传递数据时，不宜设置UART只接收到一个BYTE就向CPU提中断，从而无谓浪费中断处理时间;

如果对某设备能采取DMA方式读取，就采用DMA读取，DMA读取方式在读取目标中包含的存储信息较大时效率较高，其数据传输的基本单位是块，而所传输 的数据是从设备直接送入内存的(或者相反)。DMA方式较之中断驱动方式，减少了CPU 对外设的干预，进一步提高了CPU与外设的并行操作程度。

13、使用寄存器变量

当对一个变量频繁被读写时，需要反复访问内存，从而花费大量的存取时间。为此，C语言提供了一种变量，即寄存器变量。这种变量存放在CPU的寄存器中，使 用时，不需要访问内存，而直接从寄存器中读写，从而提高效率。寄存器变量的说明符是register。对于循环次数较多的循环控制变量及循环体内反复使用 的变量均可定义为寄存器变量，而循环计数是应用寄存器变量的最好候选者。

(1) 只有局部自动变量和形参才可以定义为寄存器变量。因为寄存器变量属于动态存储方式，凡需要采用静态存储方式的量都不能定义为寄存器变量，包括：模块间全局变量、模块内全局变量、局部static变量;

(2) register是一个"建议"型关键字，意指程序建议该变量放在寄存器中，但最终该变量可能因为条件不满足并未成为寄存器变量，而是被放在了存储器中，但编译器中并不报错(在C++语言中有另一个"建议"型关键字：inline)。

下面是一个采用寄存器变量的例子：

/* 求1+2+3+….+n的值 */

WORD Addition(BYTE n)

{

register i,s=0;

for(i=1;i<=n;i++)

{

s=s+i;

}

return s;

}

本程序循环n次，i和s都被频繁使用，因此可定义为寄存器变量。

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