Terry 发表于 2015-9-29 10:38:09

转载-编写高效的C程序与C代码优化(二)

指针 / Pointers
如果可能,我们应该使用结构体的引用作为参数,也就是结构体的指针,否则,整个结构体就会被压入堆栈,然后传递,这会降低速度。程序适用值传递可能需要几K字节,而一个简单的指针也可以达到同样的目的,只需要几个字节就可以了。
如果在函数内部不会改变结构体的内容,那么就应该将参数**为const型的指针。举个例子:void print_data_of_a_structure (const Thestruct*data_pointer){...printf contents of the structure...}这个例子代码告知编译器在函数内部不会改变外部结构体的内容,访问他们的时候,不需要重读。还可以确保编译器捕捉任何修改这个只读结构体的代码,给结构体以额外的保护。
指针链 / Pointer chains
指针链经常被用来访问结构体的信息,比如,下面的这段常见的代码:typedef struct { int x, y, z; } Point3;typedef struct { Point3 *pos, *direction; } Object;void InitPos1(Object *p){p->pos->x = 0;p->pos->y = 0;p->pos->z = 0;}代码中,处理器在每次赋值操作的时候都要重新装载p->pos,因为编译器不知道p->pos->x不是p->pos的别名。更好的办法是将p->pos缓存成一个局部变量,如下:void InitPos2(Object *p){Point3 *pos = p->pos;pos->x = 0;pos->y = 0;pos->z = 0;}另一个可能的方法是将Point3结构体包含在Object结构体中,完全避免指针的使用。
条件的执行 / Conditional Execution
条件执行主要用在if语句中,同时也会用到由关系运算(<,==,>等)或bool运算(&&, !等)组成的复杂的表达式。尽可能的保持if和else语句的简单是有好处的,这样才能很好的条件化。关系表达式应该被分成包含相似条件的若干块。
下面的例子演示了编译器如何使用条件执行:int g(int a, int b, int c, int d){if(a > 0 && b > 0 && c < 0 && d < 0)//分组化的条件被捆绑在一起 return a + b + c + d;return -1;}条件被分组,便以其能够条件化他们。
Boolean表达式和范围检查 / Boolean Expressions & Range checking
有一种常见的boolean表达式被用来检查是否一个变量取值在某个特定的范围内,比方说,检查一个点是否在一个窗口内。bool PointInRectangelArea (Point p, Rectangle *r){return (p.x >= r->xmin && p.x < r->xmax && p.y >= r->ymin && p.y < r->ymax);}这里还有一个更快的方法:把(x >= min && x < max) 转换成 (unsigned)(x-min) < (max-min). 尤其是min为0时,更为有效。下面是优化后的代码:bool PointInRectangelArea (Point p, Rectangle *r){return ((unsigned) (p.x - r->xmin) < r->xmax && (unsigned) (p.y - r->ymin) < r->ymax);}Boolean表达式&与零的比较 / Boolean Expressions & Compares with zero
在比较(CMP)指令后,相应的处理器标志位就会被设置。这些标志位也可以被其他的指令设置,诸如MOV, ADD, AND, MUL, 也就是基本的数学和逻辑运算指令(数据处理指令)。假如一条数据处理指令要设置这些标志位,那么N和Z标志位的设置方法跟把数字和零比较的设置方法是一样的。N标志位表示结果是不是负数,Z标志位表示结果是不是零。
在C语言中,处理器中的N和Z标志位对应的有符号数的关系运算符是x < 0, x >= 0, x == 0, x != 0,无符号数对应的是x == 0, x != 0 (or x > 0)。
C语言中,每用到一个关系运算符,编译器就会产生一个比较指令。如果关系运算符是上面的其中一个,在数据处理指令紧跟比较指令的情况下,编译器就会将比较指令优化掉。比如:int aFunction(int x, int y){if (x + y < 0) return 1;else return 0;}这样做,会在关键循环中节省比较指令,使代码长度减少,效率增加。C语言中没有借位(carry)标志位和溢出(overflow)标志位的概念,所以如果不使用内嵌汇编语言,要访问C和V标志位是不可能的。尽管如此,编译器支持借位标志位(无符号数溢出),比方说:int sum(int x, int y){int res;res = x + y;if ((unsigned) res < (unsigned) x) // carry set?// res++;return res;}    惰性评估计算 / Lazy Evaluation Exploitation
在类似与这样的 if(a>10 && b=4) 语句中, 确保AND表达式的第一部分最有可能为false, 结果第二部分极有可能不被执行.
用switch() 代替if...else...,在条件选择比较多的情况下,可以用if…else…else…,像这样:if( val == 1)dostuff1();else if (val == 2)dostuff2();else if (val == 3)dostuff3();使用switch可以更快:switch( val ){case 1: dostuff1(); break;case 2: dostuff2(); break;case 3: dostuff3(); break;}在if语句中,即使是最后一个条件成立,也要先判断所有前面的条件是否成立。Switch语句能够去除这些额外的工作。如果你不得不使用if…else,那就把最可能的成立的条件放在前面。switch语句和查找表 / Switch statement vs. lookup tables
switch语句通常用于以下情况:
●调用几个函数中的一个
●设置一个变量或返回值
●执行几个代码片断中的一个
如果case表示是密集的,在使用switch语句的前两种情况中,可以使用效率更高的查找表。比如下面的两个实现汇编代码转换成字符串的例程:char * Condition_String1(int condition) {switch(condition) {case 0: return "EQ";case 1: return "NE";case 2: return "CS";case 3: return "CC";case 4: return "MI";case 5: return "PL";case 6: return "VS";case 7: return "VC";case 8: return "HI";case 9: return "LS";case 10: return "GE";case 11: return "LT";case 12: return "GT";case 13: return "LE";case 14: return "";default: return 0;}}char * Condition_String2(int condition) {if((unsigned) condition >= 15) return 0;return   "EQ\0NE\0CS\0CC\0MI\0PL\0VS\0VC\0HI\0LS\0GE\0LT\0GT\0LE\0\0" +    3 * condition;}第一个例程需要240个字节,第二个只需要72个。
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