如何写出高效的单片机C语言程序代码
发布网友
发布时间：2022-05-26 14:29
共1个回答
热心网友
时间：2023-10-22 02:41
与之比较的。PC 机编程基本上不用考虑空间的占用、内存的占用的问题，最终目的就是实现功能就可以了。
对于单片机来说就截然不同了，一般的单片机的Flash 和Ram 的资源是以KB 来衡量的，可想而知，单片
机的资源是少得可怜，为此我们必须想法设法榨尽其所有资源，将它的性能发挥到最佳，程序设计时必须
遵循以下几点进行优化：
1. 使用尽量小的数据类型
能够使用字符型(char)定义的变量，就不要使用整型(int)变量来定义；能够使用整型变量定义的变
量就不要用长整型(long int)，能不使用浮点型(float)变量就不要使用浮点型变量。当然，在定义变
量后不要超过变量的作用范围，如果超过变量的范围赋值，C 编译器并不报错，但程序运行结果却错了，
而且这样的错误很难发现。
2. 使用自加、自减指令
通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1 及a+=1 等)都能够生成高质量的
程序代码，编译器通常都能够生成inc 和dec 之类的指令，而使用a=a+1 或a=a-1 之类
的指令，有很多C 编译器都会生成二到三个字节的指令。
3. 减少运算的强度
可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。
（1） 求余运算
N= N %8 可以改为N = N &7
说明：位操作只需一个指令周期即可完成，而大部分的C 编译器的“%”运算均是调用子程序来
完成，代码长、执行速度慢。通常，只要求是求2n 方的余数，均可使用位操作的方法来代替。
（2） 平方运算
N=Pow(3,2) 可以改为N=3*3
说明：在有内置硬件乘法器的单片机中(如51 系列)，乘法运算比求平方运算快得多, 因为浮点数
的求平方是通过调用子程序来实现的，乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短，执行速度快。
（3） 用位移代替乘法除法
N=M*8 可以改为N=M<<3
N=M/8 可以改为N=M>>3
说明：通常如果需要乘以或除以2n，都可以用移位的方法代替。如果乘以2n，都可以生成左移
的代码，而乘以其它的整数或除以任何数，均调用乘除法子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子
程序生成的代码效率高。实际上，只要是乘以或除以一个整数，均可以用移位的方法得到结果。如N=M*9
可以改为N=(M<<3)+M；
（4） 自加自减的区别
例如我们平时使用的延时函数都是通过采用自加的方式来实现。
void DelayNms(UINT16 t)
{
UINT16 i,j;
for(i=0;i<t;i++)
for(j=0;i<1000;j++)
}
可以改为
void DelayNms(UINT16 t)
{
UINT16 i,j;
for(i=t;i>=0;i--)
for(j=1000;i>=0;j--)
}
说明：两个函数的延时效果相似，但几乎所有的C 编译对后一种函数生成的代码均比前一种代码少1~3
个字节，因为几乎所有的MCU 均有为0 转移的指令，采用后一种方式能够生成这类指令。
4. while 与do...while 的区别
void DelayNus(UINT16 t)
{
while(t--)
{
NOP();
}
}
可以改为
void DelayNus(UINT16 t)
{
do
{
NOP();
}while(--t)
}
说明：使用do…while 循环编译后生成的代码的长度短于while 循环。
5. register 关键字
void UARTPrintfString(INT8 *str)
{
while(*str && str)
{
UARTSendByte(*str++)
}
}
可以改为
void UARTPrintfString(INT8 *str)
{
register INT8 *pstr=str;
while(*pstr && pstr)
{
UARTSendByte(*pstr++)
}
}
说明：在声明局部变量的时候可以使用register 关键字。这就使得编译器把变量放入一个多用途的寄存
器中，而不是在堆栈中，合理使用这种方法可以提高执行速度。函数调用越是频繁，越是可能提高代码的
速度，注意register 关键字只是建议编译器而已。
6. volatile 关键字
volatile 总是与优化有关，编译器有一种技术叫做数据流分析，分析程序中的变量在哪里赋值、在
哪里使用、在哪里失效，分析结果可以用于常量合并，常量传播等优化，进一步可以死代码消除。一般来
说,volatile 关键字只用在以下三种情况:
a) 中断服务函数中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile(参考本书高级实验程序)
b) 多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile
c) 存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile 说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义
总之，volatile 关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素
更改，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码
就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。
