高效的C編程之：C循環(huán)結(jié)構(gòu)

14.5.2循環(huán)展開

在14.5.1節(jié)中可以發(fā)現(xiàn)，每次循環(huán)需要在循環(huán)體外加兩條指令：一條減法指令來減少循環(huán)計(jì)數(shù)值和一條條件分支指令。通常這些指令稱為循環(huán)開銷（LoopOverhead）。在ARM7或ARM9處理器上，加法指令需要1個(gè)周期，條件分支指令需要3個(gè)周期，這樣每個(gè)循環(huán)就需要4個(gè)周期的開銷。

可以通過展開循環(huán)體（LoopUnrolling），即重復(fù)循環(huán)主體多次，同時(shí)按同樣的比例減少循環(huán)次數(shù)來降低循環(huán)開銷。

下面的例子通過將循環(huán)體展開4次，來達(dá)到減少循環(huán)開銷的目的。

intcountbit1(uintn)

{intbits=0;

while(n!=0)

{

if(n1)bits++;

n>>=1;

}

returnbits;

}

將循環(huán)主體展開。

intcountbit2(uintn)

{intbits=0;

while(n!=0)

{

if(n1)bits++;

if(n2)bits++;

if(n4)bits++;

if(n8)bits++;

n>>=4;

}

returnbits;

}

這里減少了4N的循環(huán)開銷（N=4，即循環(huán)體執(zhí)行的次數(shù)）。如果循環(huán)體中存在耗時(shí)的Store/Load指令，則代碼執(zhí)行效率的提高將更明顯。

ARM編譯器不會(huì)自動(dòng)將循環(huán)體展開，只有用戶自己判斷何時(shí)將循環(huán)體展開，到底應(yīng)該展開多少次，如果循環(huán)的次數(shù)不是循環(huán)展開的倍數(shù)該怎么辦？下面就將詳細(xì)討論，用戶編寫自己的循環(huán)展開程序時(shí)，需要注意的問題。

①只有當(dāng)循環(huán)展開對提高應(yīng)用程序的整體性能非常重要時(shí)，才進(jìn)行循環(huán)展開；否則反而會(huì)增加代碼尺寸。

②應(yīng)設(shè)法使循環(huán)的次數(shù)是循環(huán)展開的倍數(shù)。如果難以實(shí)現(xiàn)，那么就要增加額外的代碼來處理數(shù)組的剩余元素。這將增加少許代碼量，但可以保持較好的性能。