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如何寫出高效的單片機C語言程序代碼

作者：時間：2016-11-27 來源：網絡

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結果：數組a存儲的內容是1、2、3、4、5。
例子4：在大端模式下(8051系列單片機是大端模式)將含有位域的結構體賦給無符號字節整型值
方法1：逐位賦值。
typedefstruct__BYTE2BITS
{
UINT8_bit7:1;
UINT8_bit6:1;
UINT8_bit5:1;
UINT8_bit4:1;
UINT8_bit3:1;
UINT8_bit2:1;
UINT8_bit1:1;
UINT8_bit0:1;
}BYTE2BITS;
BYTE2BITSByte2Bits;
Byte2Bits._bit7=0;
Byte2Bits._bit6=0;
Byte2Bits._bit5=1;
Byte2Bits._bit4=1;
Byte2Bits._bit3=1;
Byte2Bits._bit2=1;
Byte2Bits._bit1=0;
Byte2Bits._bit0=0;
UINT8a=0;
a|=Byte2Bits._bit7<<7;
a|=Byte2Bits._bit6<<6;
a|=Byte2Bits._bit5<<5;
a|=Byte2Bits._bit4<<4;
a|=Byte2Bits._bit3<<3;
a|=Byte2Bits._bit2<<2;
a|=Byte2Bits._bit1<<1;
a|=Byte2Bits._bit0<<0;
結果：a=0x3C
方法2：強制轉換。
typedefstruct__BYTE2BITS
{
UINT8_bit7:1;
UINT8_bit6:1;
UINT8_bit5:1;
UINT8_bit4:1;
UINT8_bit3:1;
UINT8_bit2:1;
UINT8_bit1:1;
UINT8_bit0:1;
}BYTE2BITS;
BYTE2BITSByte2Bits;
Byte2Bits._bit7=0;
Byte2Bits._bit6=0;
Byte2Bits._bit5=1;
Byte2Bits._bit4=1;
Byte2Bits._bit3=1;
Byte2Bits._bit2=1;
Byte2Bits._bit1=0;
Byte2Bits._bit0=0;
UINT8a=0;
a=*(UINT8*)&Byte2Bits
結果：a=0x3C
例子5：在大端模式下(8051系列單片機是大端模式)將無符號字節整型值賦給含有位域的結構體。
方法1：逐位賦值。
typedefstruct__BYTE2BITS
{
UINT8_bit7:1;
UINT8_bit6:1;
UINT8_bit5:1;
UINT8_bit4:1;
UINT8_bit3:1;
UINT8_bit2:1;
UINT8_bit1:1;
UINT8_bit0:1;
}BYTE2BITS;
BYTE2BITSByte2Bits;
UINT8a=0x3C;
Byte2Bits._bit7=a&0x80;
Byte2Bits._bit6=a&0x40;
Byte2Bits._bit5=a&0x20;
Byte2Bits._bit4=a&0x10;
Byte2Bits._bit3=a&0x08;
Byte2Bits._bit2=a&0x04;
Byte2Bits._bit1=a&0x02;
Byte2Bits._bit0=a&0x01;
方法2：強制轉換。
typedefstruct__BYTE2BITS
{
UINT8_bit7:1;
UINT8_bit6:1;
UINT8_bit5:1;
UINT8_bit4:1;
UINT8_bit3:1;
UINT8_bit2:1;
UINT8_bit1:1;
UINT8_bit0:1;
}BYTE2BITS;
BYTE2BITSByte2Bits;
UINT8a=0x3C;
Byte2Bits=*(BYTE2BITS*)&a;

12.減少函數調用參數
使用全局變量比函數傳遞參數更加有效率。這樣做去除了函數調用參數入棧和函數完成后參數出棧所
需要的時間。然而決定使用全局變量會影響程序的模塊化和重入，故要慎重使用。

13.switch語句中根據發生頻率來進行case排序
switch語句是一個普通的編程技術，編譯器會產生if-else-if的嵌套代碼，并按照順序進行比較，
發現匹配時，就跳轉到滿足條件的語句執行。使用時需要注意。每一個由機器語言實現的測試和跳轉僅僅
是為了決定下一步要做什么，就把寶貴的處理器時間耗盡。為了提高速度，沒法把具體的情況按照它們發
生的相對頻率排序。換句話說，把最可能發生的情況放在第一位，最不可能的情況放在最后。

14.將大的switch語句轉為嵌套switch語句
當switch語句中的case標號很多時，為了減少比較的次數，明智的做法是把大switch語句轉為嵌
套switch語句。把發生頻率高的case標號放在一個switch語句中，并且是嵌套switch語句的最外
層，發生相對頻率相對低的case標號放在另一個switch語句中。比如，下面的程序段把相對發生頻率
低的情況放在缺省的case標號內。
UINT8ucCurTask=1;
voidTask1(void);
voidTask2(void);
voidTask3(void);
voidTask4(void);
……………
voidTask16(void);
switch(ucCurTask)
{
case1:Task1();break;
case2:Task2();break;
case3:Task3();break;
case4:Task4();break;
………………………
case16:Task16();break;
default:break;
}
可以改為
UINT8ucCurTask=1;
voidTask1(void);
voidTask2(void);
voidTask3(void);
voidTask4(void);
……………
voidTask16(void);
switch(ucCurTask)
{
case1:Task1();break;
case2:Task2();break;
default:
switch(ucCurTask)
{
case3:Task3();break;
case4:Task4();break;
………………………
case16:Task16();break;
default:break;
}
Break;
}
由于switch語句等同于if-else-if的嵌套代碼，如果大的if語句同樣要轉換為嵌套的if語句。
UINT8ucCurTask=1;
voidTask1(void);
voidTask2(void);
voidTask3(void);
voidTask4(void);
……………
voidTask16(void);
if(ucCurTask==1)Task1();
elseif(ucCurTask==2)Task2();
else
{
if(ucCurTask==3)Task3();
elseif(ucCurTask==4)Task4();
………………
elseTask16();
}

15.函數指針妙用
當switch語句中的case標號很多時，或者if語句的比較次數過多時，為了提高程序執行速度，
可以運用函數指針來取代switch或if語句的用法,這些用法可以參考電子菜單實驗代碼、USB實驗代碼
和網絡實驗代碼。
UINT8ucCurTask=1;
voidTask1(void);
voidTask2(void);
voidTask3(void);
voidTask4(void);
……………
voidTask16(void);
switch(ucCurTask)
{
case1:Task1();break;
case2:Task2();break;
case3:Task3();break;
case4:Task4();break;
………………………
case16:Task16();break;
default:break;
}
可以改為
UINT8ucCurTask=1;
voidTask1(void);
voidTask2(void);
voidTask3(void);
voidTask4(void);
……………
voidTask16(void);
void(*szTaskTbl)[16])(void)={Task1,Task2,Task3,Task4,…,Task16};
調用方法1：(*szTaskTbl[ucCurTask])();
調用方法2：szTaskTbl[ucCurTask]();

16.循環嵌套
循環在編程中經常用到的，往往會出現循環嵌套。現在就已for循環為例。
UINT8i,j;
for(i=0;i<255;i++)
{
for(j=0;j<25;j++)
{
………………
}
}
較大的循環嵌套較小的循環編譯器會浪費更加多的時間，推薦的做法就是較小的循環嵌套較大的循環。
UINT8i,j;
for(j=0;j<25;j++)
{
for(i=0;i<255;i++)
{
………………
}
}

17.內聯函數
在C++中，關鍵字inline可以被加入到任何函數的聲明中。這個關鍵字請求編譯器用函數內部的代
碼替換所有對于指出的函數的調用。這樣做在兩個方面快于函數調用。這樣做在兩個方面快于函數調用：
第一，省去了調用指令需要的執行時間；第二，省去了傳遞變元和傳遞過程需要的時間。但是使用這種方
法在優化程序速度的同時，程序長度變大了，因此需要更多的ROM。使用這種優化在inline函數頻繁調
用并且只包含幾行代碼的時候是最有效的。
如果編譯器允許在C語言編程中能夠支持inline關鍵字，注意不是C++語言編程，而且單片機的ROM
足夠大，就可以考慮加上inline關鍵字。支持inline關鍵字的編譯器如ADS1.2，RealViewMDK等。

18.從編譯器著手
很多編譯器都具有偏向于代碼執行速度上的優化、代碼占用空閑太小的優化。例如Keil開發環境編
譯時可以選擇偏向于代碼執行速度上的優化（FavorSpeed）還是代碼占用空間太小的優化（Favor
Size）。還有其他基于GCC的開發環境一般都會提供-O0、-O1、-O2、—O3、-Os的優化選項，而使用
-O2的優化代碼執行速度上最理想，使用-Os優化代碼占用空間大小最小。

19.嵌入匯編---殺手锏
匯編語言是效率最高的計算機語言，在一般項目開發當中一般都采用C語言來開發的，因為嵌入匯編
之后會影響平臺的移植性和可讀性，不同平臺的匯編指令是不兼容的。但是對于一些執著的程序員要求程
序獲得極致的運行的效率，他們都在C語言中嵌入匯編，即“混合編程”。
注意：如果想嵌入匯編，一定要對匯編有深刻的了解。不到萬不得已的情況，不要使用嵌入匯編。

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關鍵詞： 單片機C語言程序代

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