C語言高效程式設計的四大祕技之以空間換時間

無名_四葉草發表於2020-04-05
C語言程式設計

轉自：http://tech.163.com/06/1201/10/318HH45C00091KVA.html

引言：

編寫高效簡潔的C語言程式碼，是許多軟體工程師追求的目標。本文就工作中的一些體會和經驗做相關的闡述，不對的地方請各位指教。

第1招：以空間換時間

計算機程式中最大的矛盾是空間和時間的矛盾，那麼，從這個角度出發逆向思維來考慮程式的效率問題，我們就有了解決問題的第1招——以空間換時間。

例如：字串的賦值。

方法A，通常的辦法：

#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 ;//(使用的時候可以直接用指標來操作。)

從上面的例子可以看出，A和B的效率是不能比的。在同樣的儲存空間下，B直接使用指標就可以操作了，而A需要呼叫兩個字元函式才能完成。B的缺點在於靈活性沒有A好。在需要頻繁更改一個字串內容的時候，A具有更好的靈活性；如果採用方法B，則需要預存許多字串，雖然佔用了大量的記憶體，但是獲得了程式執行的高效率。

如果系統的實時性要求很高，記憶體還有一些，那我推薦你使用該招數。

該招數的變招——使用巨集函式而不是函式。舉例如下：

方法C：

#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D：

#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);

函式和巨集函式的區別就在於，巨集函式佔用了大量的空間，而函式佔用了時間。大家要知道的是，函式呼叫是要使用系統的棧來儲存資料的，如果編譯器裡有棧檢查選項，一般在函式的頭會嵌入一些彙編語句對當前棧進行檢查；同時，CPU也要在函式呼叫時儲存和恢復當前的現場，進行壓棧和彈棧操作，所以，函式呼叫需要一些CPU時間。而巨集函式不存在這個問題。巨集函式僅僅作為預先寫好的程式碼嵌入到當前程式，不會產生函式呼叫，所以僅僅是佔用了空間，在頻繁呼叫同一個巨集函式的時候，該現象尤其突出。 D方法是我看到的最好的置位操作函式，是ARM公司原始碼的一部分，在短短的三行內實現了很多功能，幾乎涵蓋了所有的位操作功能。C方法是其變體，其中滋味還需大家仔細體會。

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