高效的C編程之：C循環(huán)結構

14.5.2循環(huán)展開(kāi)

在14.5.1節中可以發(fā)現，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(lái)減少循環(huán)計數值和一條條件分支指令。通常這些指令稱(chēng)為循環(huán)開(kāi)銷(xiāo)（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(kāi)銷(xiāo)。

可以通過(guò)展開(kāi)循環(huán)體（LoopUnrolling），即重復循環(huán)主體多次，同時(shí)按同樣的比例減少循環(huán)次數來(lái)降低循環(huán)開(kāi)銷(xiāo)。

下面的例子通過(guò)將循環(huán)體展開(kāi)4次，來(lái)達到減少循環(huán)開(kāi)銷(xiāo)的目的。

intcountbit1(uintn)

{intbits=0;

while(n!=0)

{

if(n1)bits++;

n>>=1;

}

returnbits;

}

將循環(huán)主體展開(kāi)。

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(kāi)銷(xiāo)（N=4，即循環(huán)體執行的次數）。如果循環(huán)體中存在耗時(shí)的Store/Load指令，則代碼執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(kāi)，只有用戶(hù)自己判斷何時(shí)將循環(huán)體展開(kāi)，到底應該展開(kāi)多少次，如果循環(huán)的次數不是循環(huán)展開(kāi)的倍數該怎么辦？下面就將詳細討論，用戶(hù)編寫(xiě)自己的循環(huán)展開(kāi)程序時(shí)，需要注意的問(wèn)題。

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

②應設法使循環(huán)的次數是循環(huán)展開(kāi)的倍數。如果難以實(shí)現，那么就要增加額外的代碼來(lái)處理數組的剩余元素。這將增加少許代碼量，但可以保持較好的性能。