在嵌入式系統中優化C代碼的技巧

C中的以下簡單技巧專門用于程序內存空間優化. 這些對于處理具有有限閃存的低成本 8 位微控制器的嵌入式系統程序員特別有用。雖然在這種情況下匯編語言是最好的選擇，但（幾乎所有年輕的）硬件工程師現在更喜歡使用 C 語言，即使程序是一個相對較短的控制程序。這 10 個技巧已使用 XC8 編譯器（v1.42，免費版）進行了測試，以顯示在增強型中檔 8 位 XLP PICmicro（PIC16F1824）上應用每個代碼片段之前和之后所涉及的程序存儲器字節量。這些代碼片段除了提供概念證明之外沒有什么特別之處。可以在本文末尾列出的參考資料中找到更聰明（和復雜）的技巧。

技巧#1： 盡可能使用簡短的數學表達式。

示例 1：	改用：?
void main(void) { int a, b ; ? ? a = (b – 1) * 3 ; }	void main(void) { int a, b ; ? ? a = (b – 1) ; ? 一 = 一 + 一 + 一 ; }
使用的程序存儲器字節 = 50	使用的程序存儲器字節 = 25

技巧 #2： 使用多個 if 指令（沒有 else）來替換 switch 指令。switch 指令的每個 case（沒有默認 case）都被替換為 if 指令（沒有 else）。但是，如果 switch 指令以默認情況終止，則此技巧無關緊要。

示例 2：	改用：?
void main(void) { int a, b ; ? ? 開關 (a) ? { 案例 0: b = a + 5 ; 休息 ; ??? 案例 1： b = a * 5 ；休息 ; ??? 情況 2： b = a – 5 ；休息 ; ? } }	void main(void) { int a, b ; ? ? 如果 (a == 0) b = a + 5 ; ? 如果 (a == 1) b = a * 5 ; ? 如果 (a == 2) b = a – 5 ; }
使用的程序存儲器字節 = 79	使用的程序存儲器字節 = 74

技巧 #3： 假設我們要掃描一組特定的鍵盤觸摸（僅按字母順序排列，不區分大小寫）：

示例 3：	改用：（? 這也使代碼運行得更快）
void main(void) { char chx ; ? ? if (chx == 'a' \|\| chx == 'A') b = a + 5 ; ? if (chx == 'm' \|\| chx == 'M') b = a – 10 ; ? if (chx == 't' \|\| chx == 'T') b = a * 25 ; }	void main(void) { char chx ; ? ? //小寫， ? // 注意，僅按字母順序 ? chx = chx \| 0x20 ; ? if (chx == 'a') b = a + 5 ; ? if (chx == 'm') b = a – 10 ; ? if (chx == 't') b = a * 25 ; }
使用的程序存儲器字節 = 84	使用的程序存儲器字節 = 77

技巧 #4： 盡可能使用 if 指令而不使用 else。在此代碼中，我們假設條件 (a == 0) 更頻繁地發生（在現實世界中使用設計時）。因此，我們首先提出： b = 0 ; 然后，我們用一個簡單的 if 指令（沒有 else）來考慮備用狀態（不太頻繁）。

示例 4：	改用：?
void main(void) { int a, b, c ; ? ? 如果 (a == 0) b = 0 ; 否則 b = (a – c) * 100 ; }	void main(void) { int a, b, c ; ? ?b = 0 ; 如果 (a) b = (a – c) * 100 ; }
使用的程序存儲器字節 = 64	使用的程序內存字節 = 63 （可以忽略不計，但通常，代碼源包含許多 if/else 指令 ?

技巧 #5： 使用一維表，而不是二維表。將二維表（行索引 i 和列索引 j）轉換為一維表（索引 k）相對容易，假設索引計算如下： k = i * N + j ；其中 N 是總列數。（所有索引都是從零開始的）

示例 5：	改用：?
void main(void) { ? const char *TabMois[] = ?????????????????????????? {“一月”，“二月”，“三月”，“四月”，“五月”，“六月”， ?????????????????????????? “七月”，“八月”，“九月”， “十月”、“十一月”、“十二月”} ; ? char ch1 = TabMois[0][0]，ch2 = TabMois[0][1]， ????????? ch3 = TabMois[0][2]； }	void main(void) { ? const char TabMois[] = ?????????????????? “JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec” ; ? char ch1 = TabMois[0]，ch2 = TabMois[1]， ????????? ch3 = TabMois[2]； }
使用的程序存儲器字節 = 149	使用的程序存儲器字節 = 68

技巧 #6： 在計算表達式時，盡可能使用整數值而不是浮點值。假設一個電池電壓的值在 10.5 到 14.2 伏之間變化，步長為 0.1 伏。我們要計算每分鐘的平均值（對于 1s 數據采集系統）。將 10 位數字計數測量值累積為整數變量，而不將其（每秒）轉換為有意義的電壓測量值（浮點值）。此轉換僅在最后一步中進行一次。 ?

示例 6：	改用：?
int Measure (unsigned int canal) { //這里涉及更多代碼來配置運河 ?? //... ??? return ((ADRESH<<8) + ADRESL) ; } void main(void) { float Vbat, Vmean=0 ; 整數一，cnt = 60； ? while (cnt)? ? { if (TMR1IF) { Vbat = Measure(a) * 4.88 ; ??? Vmean += Vbat ; cnt-; TMR1IF = 0 ; } ? } ? Vmean /= 60 ; }	int Measure (unsigned int canal) { //這里涉及更多代碼來配置運河 ?? //... ??? return ((ADRESH<<8) + ADRESL) ; } void main(void) { float Vmean ; int a，cnt，Vbat，Vbat60=0； ? while (cnt)? ? { if (TMR1IF) { Vbat = Measure(a) ; Vbat60 += Vbat ; ??? cnt-; TMR1IF = 0 ; } ? } ? Vmean = (Vbat60 * 4.88) / 60 ; }
使用的程序存儲器字節 = 841	使用的程序存儲器字節 = 570

技巧#7： 指令可以用多種方式編寫。看看這個結構：

示例 7：	改用：?
void main(void) { ? for (a = 10 ; a > 0 ; a–) b = c + a ; }	void main(void) { ? for (a = 10 ; a– ; ) b = c + a ; }
使用的程序存儲器字節 = 43	使用的程序存儲器字節 = 27

技巧 #8： 修改包含乘法與常數 k 的數學表達式，并修改它以使用除以 1/k

示例 8：	改用：?
void main(void) { float a, b, c ; ? a = (b + c) * 0.1 ; }	void main(void) { float a, b, c ; ? a = (b + c) / 10.0 ; }
使用的程序存儲器字節 = 570	使用的程序存儲器字節 = 559

技巧 #9： 盡可能對 int 或 long 類型使用無符號值。注意將數字保持在區間 {0, ..., INT_MAX} 或 {0, ..., LONG_MAX}

示例 9：

改用：?

void main(void)
{
int Vbat ; // 1, 2, ..., 1023
? Vbat = 1023 / Vbat ; //案例 1
? Vbat = (2048L * 15) / Vbat ; //案例 2
}

void main(void)
{
int Vbat ; // 1, 2, ..., 1023
? Vbat = 1023U / Vbat ; //案例 1
? Vbat = (2048UL * 15) / Vbat ; //案例 2
}

情況 1：使用的程序存儲器字節 = 102

情況 2：使用的程序存儲器字節 = 160

情況 1：使用的程序存儲器字節 = 73

情況 2：使用的程序存儲器字節 = 114

技巧 #10： 在 if 指令中重新安排測試：

例 10：

改用：

void main(void)
{
int a, b ;
? 如果 (a – b) b = (a – 5) * 100 ; //情況 1
? if (b > a) b = (a – 5) * 100 ; //情況 2
? if (b – a > 0) b = (a – 5) * 100 ; //案例 3
}

void main(void)
{
int a, b ;
? 如果 (a != b) b = (a – 5) * 100 ; //情況 1
? if (a < b) b = (a - 5) * 100 ; //情況 2
? if (a – b < 0) b = (a - 5) * 100 ; //案例 3
}

情況 1：使用的程序存儲器字節 = 67

情況 2：使用的程序存儲器字節 = 62

情況 3：使用的程序存儲器字節 = 77

情況 1：使用的程序存儲器字節 = 58

情況 2：使用的程序存儲器字節 = 62

情況 3：使用的程序存儲器字節 = 65

　　審核編輯：湯梓紅

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