如何提高單片機C語言代碼效率
代碼效率包括兩個方面內(nèi)容：代碼的大小和代碼執(zhí)行速度。如果代碼精簡和執(zhí)行速度快，我們就說這個代碼效率高。一般情況下，代碼精簡了速度也相應(yīng)提上來了。單片機的ROM和RAM的空間都很有限，當(dāng)您編程時遇到單片機的ROM和RAM的不夠用的時候，或者您的程序要求較高的執(zhí)行速度時，我們就得面對解決代碼效率問題了。如何提高代碼效率？現(xiàn)筆者以一個LED閃爍的程序為例與您探討。＃i nclude<reg52.h>//包含頭文件
sbit led=P2^0;//定義位變量led，使其關(guān)聯(lián)單片機管腳P2.0
void Delayms(unsigned int t);//定義延時函數(shù)
int main(void)//主函數(shù)（C語言程序入口函數(shù)）
{
while(1)
{
led=0;//P2.0拉低，點亮LED
Delayms(500);//調(diào)用延時函數(shù)，延時500毫秒
led=1;//P2.0拉高，熄滅LED
Delayms(500);//調(diào)用延時函數(shù)，延時500毫秒
}
return 0;
}
void Delayms(unsigned int t)//延時函數(shù)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<t;i++)
for(j=0;j<120;j++);//大約延時1毫秒
}
這是指示燈LED閃爍的C源碼，這個源碼在Keil uVision4 生成的程序代碼是67個字節(jié)。下面我們就采用幾個方法來提高這個程序的效率。
一．盡量定義局部變量
單片機程序的全局變量一般是放在通用數(shù)據(jù)存儲器（RAM）中，而局部變量一般是放在特殊功能寄存器當(dāng)中。處理寄存器數(shù)據(jù)的速度比處理RAM數(shù)據(jù)要快，如果在一個局部函數(shù)里調(diào)用一個全局變量將會多生成好幾個代碼出來。所以，少定義全局變量，多定義局部變量。如上例中，如果把延時函數(shù)里的i和j定義為全局變量，編譯后程序代碼會增加到79個字節(jié)，多了12個字節(jié)。
二．省略函數(shù)定義
在一個單片機程序里我們習(xí)慣在main函數(shù)的前面先定義被調(diào)用函數(shù)，然后在mian函數(shù)的下面再實現(xiàn)被調(diào)用函數(shù)。這樣的寫法固然是一個好習(xí)慣，但每定義一個函數(shù)會增加幾個代碼，而且函數(shù)形參數(shù)據(jù)類型越大、形參越多增加的代碼就越多，顯然這不是什么好事。如果不定義編譯器又報錯，怎么辦？C編譯器的編譯順序是從上往下編譯，只要被調(diào)用的函數(shù)在主調(diào)函數(shù)調(diào)用之前實現(xiàn)就沒有問題了。所以，筆者的習(xí)慣寫法是不用定義函數(shù)，但要按先后順序（被調(diào)用函數(shù)一定要在主調(diào)函數(shù)之前寫好）來寫函數(shù)實現(xiàn)，到最后再寫main函數(shù)。這樣做編譯器不但不會報錯，而且代碼得到精簡了。如上例中，把延時函數(shù)的定義刪除了，然后把延時函數(shù)的實現(xiàn)搬到main函數(shù)的上面，編譯后程序代碼減少到63個字節(jié)，減少了4個字節(jié)。
三．省略函數(shù)形參
函數(shù)帶形參，是為了在函數(shù)調(diào)用時傳遞實參，不但可以避免重復(fù)代碼出現(xiàn)，還可以通過傳遞不同的實參值多次調(diào)用函數(shù)且實現(xiàn)不同的函數(shù)功能，總體代碼也會得到精簡。在實際編程的時候，我們只要注意，還可以進一步精簡代碼。對于不是多次調(diào)用或者多次調(diào)用但實參值不變的函數(shù)我們可以省略函數(shù)形參。如上例中的延時函數(shù)，我們把它改成不帶形參的函數(shù)：
void Delayms()//延時函數(shù)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<500;i++)
for(j=0;j<120;j++);//大約延時1毫秒
}
編譯后，程序代碼變成了56個字節(jié)，精簡了11個字節(jié)。
四．改換運算符
也許您可能沒有注意到C運算符的運用也會影響程序代碼的數(shù)量。如上例中，把延時函數(shù)里的自加運算符改成自減運算符后，如：
void Delayms(unsigned int t)//延時函數(shù)
{
unsigned int i,j;
for(i=t;i>0;i--)
for(j=120;j>0;j--);//#p#分頁標(biāo)題#e#大約延時1毫秒
}
編譯后，程序代碼變成了65個字節(jié)，精簡了2個字節(jié)。
通過改換運算符能達到精簡代碼的例子還有：
1.把求余運算表達式改為位與運算表達式。如：b=a%8 可以改為：b=a&7。
2.把乘法運算表達式改為左移運算表達式。如：b=a*8 可以改為：b=a<<3。
3.把除法運算表達式改為右移運算表達式。如：b=a/8 可以改為：b=a>>3。
五．選擇合適的數(shù)據(jù)類型
C語言里選擇變量的數(shù)據(jù)類型很講究，變量的數(shù)據(jù)類型過小滿足不了程序的要求，變量的數(shù)據(jù)類型過大會占用太多的RAM資源。您可能還沒有注意到數(shù)據(jù)類型定義也影響程序代碼的大小，而且這個影響還不小。如上例中，延時函數(shù)里的局部變量j定義的數(shù)據(jù)類型明顯偏大，如果把它由unsigned int改成unsigned char 。編譯后，程序代碼變成了59個字節(jié)，精簡了8個字節(jié)。
六．直接嵌入代碼
在您的程序里如果某個函數(shù)只調(diào)用一次，而您又要求代碼提高執(zhí)行速度，建議您不要采用調(diào)用函數(shù)的形式，而應(yīng)該將該函數(shù)里的代碼直接嵌入主調(diào)函數(shù)里，代碼執(zhí)行效率會大大提高。
七．使用效率高的C語句
C語言里有一個三目運算符“？”，俗稱“問號表達式”。很多程序員都很喜歡使用，因為它邏輯清晰表達簡潔。
看這個問號表達式：c=(a>b) ? a+1 : b+1;實際上等效于以下的if…else結(jié)構(gòu)：
if (a>b) c=a+1;
else c=b+1;
可以看到，使用問號表達式，語句相當(dāng)簡潔，但它的執(zhí)行效率卻很低，遠(yuǎn)沒有if…else語句效率高。所以，當(dāng)您的程序要求提高執(zhí)行速度的話，建議您不要使用問號表達式了。
另外，do…while語句也比while語句的效率高。
代碼的效率問題，不是我們編程中的主要問題，除了程序要求較高的執(zhí)行速度或者單片機的ROM和RAM不夠用的時候才會考慮。一般情況下，我們不用在乎。如果您一味追求高效率的代碼，可能會影響代碼的可讀性和可維護性。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-08
