如何写出高效优美的单片机C语言代码

程序能跑起来并不见得你的代码就是很好的c代码了,衡量代码的好坏应该从以下几个方面来看
1,代码稳定,没有隐患。
2,执行效率高。
3,可读性高。
4,便于移植。
下面发一些我在网上看到的技巧和自己的一些经验来和大家分享;
1、如果可以的话少用库函数,便于不同的mcu和编译器间的移植
2、选择合适的算法和数据结构
应该熟悉算法语言,知道各种算法的优缺点,具体资料请参见相应的参考资料,有很多计算机书籍上都有介绍。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找法代替,插入排序或冒泡排序法用快速排序、合并排序或根排序代替,都可以大大提高程序执行的效率。选择一种合适的数据结构也很重要,比如你在一堆随机存放的数中使用了大量的插入和删除指令,那使用链表要快得多。数组与指针语句具有十分密码的关系,一般来说,指针比较灵活简洁,而数组则比较直观,容易理解。对于大部分的编译器,使用指针比使用数组生成的代码更短,执行效率更高。但是在keil中则相反,使用数组比使用的指针生成的代码更短。
3、使用尽量小的数据类型
能够使用字符型(char)定义的变量,就不要使用整型(int)变量来定义;能够使用整型变量定义的变量就不要用长整型(long int),能不使用浮点型(float)变量就不要使用浮点型变量。当然,在定义变量后不要超过变量的作用范围,如果超过变量的范围赋值,c编译器并不报错,但程序运行结果却错了,而且这样的错误很难发现。在iccavr中,可以在options中设定使用printf参数,尽量使用基本型参数(%c、%d、%x、%x、%u和%s格式说明符),少用长整型参数(%ld、%lu、%lx和%lx格式说明符),至于浮点型的参数(%f)则尽量不要使用,其它c编译器也一样。在其它条件不变的情况下,使用%f参数,会使生成的代码的数量增加很多,执行速度降低。
4、使用自加、自减指令
通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1及a+=1等)都能够生成高质量的程序代码,编译器通常都能够生成inc和dec之类的指令,而使用a=a+1或a=a-1之类的指令,有很多c编译器都会生成二到三个字节的指令。在avr单片适用的iccavr、gccavr、iar等c编译器以上几种书写方式生成的代码是一样的,也能够生成高质量的inc和dec之类的的代码。
5、减少运算的强度
可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。如下:
(1)、求余运算。
a=a%8;
可以改为:
a=a&7;
说明:位操作只需一个指令周期即可完成,而大部分的c编译器的“%”运算均是调用子程序来完成,代码长、执行速度慢。通常,只要求是求2n方的余数,均可使用位操作的方法来代替。
(2)、平方运算
a=pow(a,2.0);
可以改为:
a=a*a;
说明:在有内置硬件乘法器的单片机中(如51系列),乘法运算比求平方运算快得多,因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的,在自带硬件乘法器的avr单片机中,如atmega163中,乘法运算只需2个时钟周期就可以完成。既使是在没有内置硬件乘法器的avr单片机中,乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短,执行速度快。
如果是求3次方,如:
a=pow(a,3.0);
更改为:
a=a*a*a;
则效率的改善更明显。
(3)、用移位实现乘除法运算
a=a*4;
b=b/4;
可以改为:
a=a<>2;
说明:通常如果需要乘以或除以2n,都可以用移位的方法代替。在iccavr中,如果乘以2n,都可以生成左移的代码,而乘以其它的整数或除以任何数,均调用乘除法子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上,只要是乘以或除以一个整数,均可以用移位的方法得到结果,如:
a=a*9
可以改为:
a=(a<<3)+a
6、循环
(1)、循环语
对于一些不需要循环变量参加运算的任务可以把它们放到循环外面,这里的任务包括表达式、函数的调用、指针运算、数组访问等,应该将没有必要执行多次的操作全部集合在一起,放到一个init的初始化程序中进行。
(2)、延时函数:
通常使用的延时函数均采用自加的形式:
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=0;i0;i--)
;
}
两个函数的延时效果相似,但几乎所有的c编译对后一种函数生成的代码均比前一种代码少1~3个字节,因为几乎所有的mcu均有为0转移的指令,采用后一种方式能够生成这类指令。在使用while循环时也一样,使用自减指令控制循环会比使用自加指令控制循环生成的代码更少1~3个字母。但是在循环中有通过循环变量“i”读写数组的指令时,使用预减循环时有可能使数组超界,要引起注意。
(3)while循环和do…while循环
用while循环时有以下两种循环形式:
unsigned int i;
i=0;
while (i0);
在这两种循环中,使用do…while循环编译后生成的代码的长度短于while循环。
7、查表
在程序中一般不进行非常复杂的运算,如浮点数的乘除及开方等,以及一些复杂的数学模型的插补运算,对这些即消耗时间又消费资源的运算,应尽量使用查表的方式,并且将数据表置于程序存储区。如果直接生成所需的表比较困难,也尽量在启了,减少了程序执行过程中重复计算的工作量。
8、其它
比如使用在线汇编及将字符串和一些常量保存在程序存储器中,均有利于优化
c语言宏定义技巧(常用宏定义)
写好c语言,漂亮的宏定义很重要,使用宏定义可以防止出错,提高可移植性,可读性,方便性 等等。下面列举一些成熟软件中常用得宏定义。。。。。。
相关链接:新手入门系列中的c语言优秀编程风格说明:http://www.avrvi.com/start/guide_avr_c_good.html
code:
1,防止一个头文件被重复包含
#ifndef comdef_h
#define comdef_h
//头文件内容
#endif
2,重新定义一些类型,防止由于各种平台和编译器的不同,而产生的类型字节数差异,方便移植。
typedef unsigned char boolean; /* boolean value type. */
typedef unsigned long int uint32; /* unsigned 32 bit value */
typedef unsigned short uint16; /* unsigned 16 bit value */
typedef unsigned char uint8; /* unsigned 8 bit value */
typedef signed long int int32; /* signed 32 bit value */
typedef signed short int16; /* signed 16 bit value */
typedef signed char int8; /* signed 8 bit value */
//下面的不建议使用
typedef unsigned char byte; /* unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short word; /* unsinged 16 bit value type. */
typedef unsigned long dword; /* unsigned 32 bit value type. */
typedef unsigned char uint1; /* unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short uint2; /* unsigned 16 bit value type. */
typedef unsigned long uint4; /* unsigned 32 bit value type. */
typedef signed char int1; /* signed 8 bit value type. */
typedef signed short int2; /* signed 16 bit value type. */
typedef long int int4; /* signed 32 bit value type. */
typedef signed long sint31; /* signed 32 bit value */
typedef signed short sint15; /* signed 16 bit value */
typedef signed char sint7; /* signed 8 bit value */
3,得到指定地址上的一个字节或字
#define mem_b( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
#define mem_w( x ) ( *( (word *) (x) ) )
4,求最大值和最小值
#define max( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )
#define min( x, y ) ( ((x) field ) /*lint +e545 */
6,得到一个结构体中field所占用的字节数
#define fsiz( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
7,按照lsb格式把两个字节转化为一个word
#define flipw( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )
8,按照lsb格式把一个word转化为两个字节
#define flopw( ray, val )
(ray)[0] = ((val) / 256);
(ray)[1] = ((val) & 0xff)
9,得到一个变量的地址(word宽度)
#define b_ptr( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
#define w_ptr( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
10,得到一个字的高位和低位字节
#define word_lo(xxx) ((byte) ((word)(xxx) & 255))
#define word_hi(xxx) ((byte) ((word)(xxx) >> 8))
11,返回一个比x大的最接近的8的倍数
#define rnd8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )
12,将一个字母转换为大写
#define upcase( c ) ( ((c) >= 'a' && (c) = '0' && (c) = '0' && (c) = 'a' && (c) = 'a' && (c) (val)) ? (val)+1 : (val))
16,返回数组元素的个数
#define arr_size( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
17,返回一个无符号数n尾的值mod_by_power_of_two(x,n)=x%(2^n)
#define mod_by_power_of_two( val, mod_by )
( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) )
18,对于io空间映射在存储空间的结构,输入输出处理
#define inp(port) (*((volatile byte *) (port)))
#define inpw(port) (*((volatile word *) (port)))
#define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))
#define outp(port, val) (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))
#define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))
#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))
19,使用一些宏跟踪调试
a n s i标准说明了五个预定义的宏名。它们是:
_ l i n e _
_ f i l e _
_ d a t e _
_ t i m e _
_ s t d c _
如果编译不是标准的,则可能仅支持以上宏名中的几个,或根本不支持。记住编译程序也许还提供其它预定义的宏名。
_ l i n e _及_ f i l e _宏指令在有关# l i n e的部分中已讨论,这里讨论其余的宏名。
_ d at e _宏指令含有形式为月/日/年的串,表示源文件被翻译到代码时的日期。
源代码翻译到目标代码的时间作为串包含在_ t i m e _中。串形式为时:分:秒。
如果实现是标准的,则宏_ s t d c _含有十进制常量1。如果它含有任何其它数,则实现是非标准的。
可以定义宏,例如: 当定义了_debug,输出数据信息和所在文件所在行
#ifdef _debug
#define debugmsg(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_line_,_file_)
#else
#define debugmsg(msg,date)
#endif
20,宏定义防止使用时错误用小括号包含。
例如:#define add(a,b) (a+b)
用do{}while(0)语句包含多语句防止错误
例如:#difne do(a,b) a+b;
a++;
应用时:if(….)
do(a,b); //产生错误
else
解决方法: #difne do(a,b) do{a+b;
a++;}while(0)
宏中#和##的用法
一、一般用法
我们使用#把宏参数变为一个字符串,用##把两个宏参数贴合在一起.
用法:
#include
#include
using namespace std;
#define str(s) #s
#define cons(a,b) int(a##e##b)
int main()
{
printf(str(vck)); // 输出字符串vck
printf(%d, cons(2,3)); // 2e3 输出:2000
return 0;
}
二、当宏参数是另一个宏的时候
需要注意的是凡宏定义里有用'#'或'##'的地方宏参数是不会再展开.
1, 非'#'和'##'的情况
#define tow (2)
#define mul(a,b) (a*b)
printf(%d*%d=%d, tow, tow, mul(tow,tow));
这行的宏会被展开为:
printf(%d*%d=%d, (2), (2), ((2)*(2)));
mul里的参数tow会被展开为(2).
2, 当有'#'或'##'的时候
#define a (2)
#define str(s) #s
#define cons(a,b) int(a##e##b)
printf(int max: %s, str(int_max)); // int_max #include
这行会被展开为:
printf(int max: %s, int_max);
printf(%s, cons(a, a)); // compile error
这一行则是:
printf(%s, int(aea));
int_max和a都不会再被展开, 然而解决这个问题的方法很简单. 加多一层中间转换宏. 加这层宏的用意是把所有宏的参数在这层里全部展开, 那么在转换宏里的那一个宏(_str)就能得到正确的宏参数.
#define a (2)
#define _str(s) #s
#define str(s) _str(s) // 转换宏
#define _cons(a,b) int(a##e##b)
#define cons(a,b) _cons(a,b) // 转换宏
printf(int max: %s, str(int_max)); // int_max,int型的最大值,为一个变量 #include
输出为: int max: 0x7fffffff
str(int_max) --> _str(0x7fffffff) 然后再转换成字符串;
printf(%d, cons(a, a));
输出为:200
cons(a, a) --> _cons((2), (2)) --> int((2)e(2))
三、'#'和'##'的一些应用特例
1、合并匿名变量名
#define ___anonymous1(type, var, line) type var##line
#define __anonymous0(type, line) ___anonymous1(type, _anonymous, line)
#define anonymous(type) __anonymous0(type, __line__)
例:anonymous(static int); 即: static int _anonymous70; 70表示该行行号;
第一层:anonymous(static int); --> __anonymous0(static int, __line__);
第二层: --> ___anonymous1(static int, _anonymous, 70);
第三层: --> static int _anonymous70;
即每次只能解开当前层的宏,所以__line__在第二层才能被解开;
2、填充结构
#define fill(a) {a, #a}
enum idd{open, close};
typedef struct msg{
idd id;
const char * msg;
}msg;
msg _msg[] = {fill(open), fill(close)};
相当于:
msg _msg[] = {{open, open},
{close, close}};
3、记录文件名
#define _get_file_name(f) #f
#define get_file_name(f) _get_file_name(f)
static char file_name[] = get_file_name(__file__);
4、得到一个数值类型所对应的字符串缓冲大小 #define _type_buf_size(type) sizeof #type #define type_buf_size(type) _type_buf_size(type) char buf[type_buf_size(int_max)]; --> char buf[_type_buf_size(0x7fffffff)]; --> char buf[sizeof 0x7fffffff]; 这里相当于: char buf[11];

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