高效的C編程之：除法運算

14.2除法運算

因為ARM體系結構本身并不包含除法運算硬件，所以在ARM上實(shí)現除法是十分耗時(shí)的。ARM指令集中沒(méi)有直接提供除法匯編指令，當代碼中出現除法運算時(shí)，ARM編譯器會(huì )調用C庫函數（有符合除法調用_rt_sdiv，無(wú)符合除法調用_rt_udiv），來(lái)實(shí)現除法操作。根據除數和被除數的不同，32bit的除法運算一般要占有20－140個(gè)指令周期。除法運算占用的指令周期，由下面公式計算。

Time(除數n/被除數d)

=C0+C1*log2(除數n/被除數d)=

=C0+C1*(log2(除數)-log2(被除數)).

為了避免在程序中出現除法操作，編程時(shí)盡量使用其他運算來(lái)代替除法操作。如，使用x>（z×y）來(lái)代替（x/y）>z。

另外，在無(wú)法避免的除法運算中，盡量使用無(wú)符合除法代替有符號除法。這是因為在A(yíng)RM庫函數中，無(wú)符合除法的運算速度要快于有符合除法。

下面章節將詳細討論如何在代碼中提高除法運算的執行效率。

14.2.1合并除法和求余運算

ARM的除法運算庫函數能同時(shí)返回運算的商和余數。

在一些同時(shí)需要商和余數的情況下，編譯器將調用一次除法運算函數同時(shí)存儲運算的商和余數。

下面是一個(gè)編譯器調用除法庫，同時(shí)存儲運算的商和余數的例子。

源程序如下。

intcombined_div_mod(inta,intb)

{

return(a/b)+(a%b);

}

下面是編譯器編譯出的匯編代碼。

combined_div_mod

STMDBsp!,{lr}

MOVa3,a2

MOVa2,a1

MOVa1,a3

BL__rt_sdiv

ADDa1,a1,a2

LDMIAsp!,{pc}

從上面的例子可以看出，調用一次除法運算，同時(shí)返回了商和余數。

14.2.2使用2的整數次冪做除數

當2的整數次冪做除數時(shí)，編譯器會(huì )自動(dòng)將除法運算轉換成移位運算。所以在編寫(xiě)程序算法時(shí)，盡量使用2的整數次冪做除數。

下面的例子顯示了編譯器對除法運算的自動(dòng)優(yōu)化。

源程序如下。

typedefunsignedintuint;

uintdiv16u(uinta)

{returna/16;

}

intdiv16s(inta)

{returna/16;

}

編譯器的編譯結果如下。

div16u

MOVa1,a1,LSR#4

MOVpc,lr

div16s

CMPa1,#0

ADDLTa1,a1,#f

MOVa1,a1,ASR#4

MOVpc,lr

從上面的例子可以看出，無(wú)符號除法的運算速度快于有符號除法。