cpp程序优化嵌入式C C++代码优化 C C++代码优化具体方案_c++ 如何优化减少程序cpu占用

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handleFrequentMsg2(); 
break; 

...

case FREQUENT_MSGn: 
handleFrequentMsgn(); 
break; 

default: //嵌套部分用来处理不经常发生的消息 ====
switch (pMsg->type) 
{ 
    case INFREQUENT_MSG1: 
    handleInfrequentMsg1(); 
    break; 
    
    case INFREQUENT_MSG2: 
    handleInfrequentMsg2(); 
    break; 
    
    ......
    
    case INFREQUENT_MSGm: 
    handleInfrequentMsgm(); 
    break; 
}

}

如果switch中每一种情况下都有很多的工作要做，
那么把整个switch语句用一个指向函数指针的表来替换会更加有效，
比如下面的switch语句，有三种情况：

enum MsgType{Msg1, Msg2, Msg3}
switch (ReceiveMessage()
{
case Msg1;
…
case Msg2;
…
case Msg3;
…
}


为了提高执行速度，用下面这段代码来替换这个上面的switch语句。

/*准备工作*/
int handleMsg1(void);
int handleMsg2(void);
int handleMsg3(void);
/*创建一个函数指针数组*/
int (*MsgFunction [])()={handleMsg1, handleMsg2, handleMsg3};//函数指针数组
/*用下面这行更有效的代码来替换switch语句*/

status=MsgFunctionReceiveMessage();

10)避免使用C++的昂贵特性
C++在支持现代软件工程、OOP、结构化等方面对C进行了卓有成效的改进，
但在程序代码容量、执行速度、程序复杂程度等方面比C语言程序性能差一些。
并不是所有的C++特性都是肮贵的。
比如，类的定义是完全有益的。
公有和私有成员数据及函数的列表与一个 struct 及函数原形的列表并没有多大的差别。
单纯的加入类既不会影响代码的大小，也不会影响程序的效率。

但C++的多重继承、虚拟基类、模板、 异常处理及运行类型识别等特性对代码的大小和效率有负面的影响，
因此对于C++的一些特性要慎重使用，可做些实验看看它们对应用程序的影响。

4 总结语
在嵌入式实时程序设计时可以运用上面介绍的一种或多种技术来优化代码。
上面介绍的方法主要是为了提高代码的效率。
但是事实上，在使用这些技术提高代码运行速度的同时会相应的产生一些负面的影响，
比如增加代码的大小、降低程序可读性等。
不过你可以让C/C++编译器来进行减少代码大小的优化，而手动利用以上技术来减少代码的执行时间。
在嵌入式程序设计中合理地使用这几种技术有时会达到很好的优化效果。


### C/C++代码优化具体方案


[C/C++代码优化具体方案]( ) 


目录

1、选择合适的算法和数据结构 3
2、使用尽量小的数据类型 3
3、减少运算的强度 3
（1）查表 3
（2）求余运算 4
（3）平方运算 4
（4）用移位实现乘除法运算 4
（5）避免不必要的整数除法 5
（6）使用增量和减量操作符 5
（7）使用复合赋值表达式 6
（8）提取公共的子表达式 6
4、结构体成员的布局 7
（1）按数据类型的长度排序 7
（2）把结构体填充成最长类型长度的整倍数 7
（3）按数据类型的长度排序本地变量 7
（4）把频繁使用的指针型参数拷贝到本地变量 8
5、循环优化 9
（1）充分分解小的循环 9
（2）提取公共部分 9
（3）延时函数 10
（4）while循环和do…while循环 10
（5）循环展开 10
（6）循环嵌套 11
（7）Switch语句中根据发生频率来进行case排序 12
（8）将大的switch语句转为嵌套switch语句 13
（9）循环转置 14
（10）公用代码块 15
（12）选择好的无限循环 16
6、提高CPU的并行性 16
（1）使用并行代码 16
（2）避免没有必要的读写依赖 17
7、循环不变计算 17
8、函数优化 18
（1）Inline函数 18
（2）不定义不使用的返回值 20
（3）减少函数调用参数 20
（4）所有函数都应该有原型定义 20
（5）尽可能使用常量(const) 21
（6）把本地函数声明为静态的(static) 21
（7）Virtual function的运行期负担 21
9、采用递归及声明放置 22
（1）请使用初始化而不是赋值 22
（2）把声明放在合适的位置上 22
（3）初始化列表 23
10、变量 24
（1）register变量 24
（2）同时声明多个变量优于单独声明变量 25
（3）短变量名优于长变量名,应尽量使变量名短一点 25
（4）在循环开始前声明变量 25
（5）把那些保持不变的对象声明为const 25
11、使用嵌套的if结构 25


#### 1、选择合适的算法和数据结构

选择一种合适的数据结构很重要,如果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切的关系,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。
在许多种情况下,可以用指针运算代替数组索引,这样做常常能产生又快又短的代码。
与数组索引相比,指针一般能使代码速度更快,占用空间更少。
使用多维数组时差异更明显。


#### 2、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,其他C编译器也一样。
在其他条件不变的情况下,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。


#### 3、减少运算的强度



> 
> （1）查表
> 
> 
> 


一个聪明的游戏大虾,基本上不会在自己的主循环里搞什么运算工作,绝对是先计算好了,再到循环里查表。看下面的例子:


旧代码:

long factorial(int i) // 阶乘                                                         
{
    if (i == 0)
        return 1;
    else
        return i * factorial(i - 1);
}


新代码:

static long factorial_table[] =
    {1, 1, 2, 6, 24, 120, 720  // etc };
long factorial(int i)
{
    return factorial_table[i];
}

如果表很大,不好写,就写一个init函数,在循环外临时生成表格。



> 
> （2）求余运算
> 
> 
>

a=a%8; // 求2n方的余数, 2^3=8
// 可以改为:
a=a&7; // & (2^n - x)

// 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。



> 
> （3）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。



> 
> （4）用移位 实现 乘除法 运算
> 
> 
>

a=a*4;
b=b/4;
// 可以改为:
a=a<<2;
b=b>>2;
/*
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,
而乘以其他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 // a*2^3 + a = 9*a
// 采用运算量更小的表达式替换原来的表达式,下面是一个经典例子:
// 旧代码:
x = w % 8;
y = pow(x, 2.0);
z = y * 33;
for (i = 0;i < MAX;i++)
{
h = 14 * i;
printf(“%d”, h);
}
// 新代码:
x = w&7; // w%8 —> w&7 位操作比求余运算快
y = x*x; // pow(x, 2.0) —> x*x 乘法比平方运算快
z = (y << 5) + y; // y*33 —> y*2^5 +y 位移乘法比乘法快
for (i = h = 0; i < MAX; i++)
{
h += 14; // 14 * i —&