高效率嵌入式程序開(kāi)發(fā)技巧

摘 要：嵌入式系統對應用軟件的質(zhì)量要求很高，在嵌入式開(kāi)發(fā)中須注意對代碼進(jìn)行優(yōu)化，盡可能地提高代碼效率。雖然C編譯器都提供了一定程度的代碼優(yōu)化，但大部分由編譯器執行的優(yōu)化技術(shù)僅涉及執行速度和代碼大小的平衡，不可能使程序既快又小，因而必須在編寫(xiě)程序時(shí)采取必要的措施。本文針對高效率嵌入式程序開(kāi)發(fā)提供了一些編程技巧，對實(shí)際系統開(kāi)發(fā)具有重要作用。
關(guān)鍵詞：編譯器; 程序開(kāi)發(fā); 代碼優(yōu)化

引言
在多媒體、通信等計算復雜度高的應用中，為了滿(mǎn)足制造費用、功耗、性能以及實(shí)時(shí)性等諸多限制條件的要求，嵌入式系統程序往往需要特殊設計。這使得設計師在設計面向特定應用的嵌入式軟件時(shí)，需要有一套切實(shí)可行的編程準則。而在實(shí)際程序設計中，工程師尤其需要考慮對變量的使用和循環(huán)程序的處理。

變量使用
在進(jìn)行實(shí)際程序開(kāi)發(fā)時(shí)，變量的使用至關(guān)重要,其中使用全局變量比向函數傳遞參數更加有效，這樣免去了函數調用時(shí)參數入棧和出棧的需要。當然，使用全局變量會(huì )對程序有一些副作用。變量定義的次序會(huì )導致最終映像中數據布局的不同，如圖1所示。

圖1 變量映像次序混亂狀況

由此可見(jiàn)，在聲明變量時(shí)，需要考慮怎樣最佳地控制存儲器布局。最好的方法是在編程的時(shí)候，把所有相同類(lèi)型的變量放在一起定義。

通常，工程師設法使用short或char來(lái)定義變量以節省存儲器空間。在函數的局部變量數目有限的情況下，編譯器會(huì )把局部變量分配給內部寄存器，每個(gè)變量占用一個(gè)寄存器。在這種情況下，使用short和char型變量不但不會(huì )節省空間，反而會(huì )帶來(lái)其它的副作用。如圖2所示：假定a是任意可能的寄存器，存儲函數的局部變量。同樣完成加1的操作，32位的int型變量最快，只用一條加法指令。而8位和16位變量，完成加法操作后，還需要在32位的寄存器中進(jìn)行符號擴展。其中，帶符號的變量，要用邏輯左移和算術(shù)右移兩條指令才能完成符號擴展；無(wú)符號的變量，要使用一條邏輯與指令對符號位進(jìn)行清零。所以，使用32位的int或unsigned int局部變量最有效。某些情況下，函數從外部存儲器讀入局部變量進(jìn)行計算，這時(shí)候，需要把不是32位的變量轉換成32位。至于把8位或16位變量擴展成32位后，隱藏了原來(lái)可能溢出異常這個(gè)問(wèn)題，需要進(jìn)一步仔細考慮。

圖2 不同類(lèi)型局部變量的加法程序

在程序中，經(jīng)常會(huì )使用switch case語(yǔ)句，每一個(gè)由機器語(yǔ)言實(shí)現的測試和跳轉僅僅是為了決定下一步要做什么，就浪費了處理器時(shí)間。為了提高速度，可以把具體的情況按照它們發(fā)生的相對頻率排序。即把最可能發(fā)生的情況放在第一，發(fā)生概率小的情況放在最后，這樣會(huì )減少代碼平均執行時(shí)間。