13、微控制器的优化 C++ 编程指南

微控制器的优化 C++ 编程指南

1. 微控制器的选择

在进行微控制器编程时，选择合适的微控制器至关重要。如果微控制器缺乏满足应用需求的足够资源，CPU 可能会过载，导致系统不可靠甚至失败。在这种情况下，可能需要一个更大的 32 位 CPU。为了保证应用程序的效率，选择具有合适性能和尺寸的微控制器是个不错的主意。

可以使用一段可移植的、计算密集型的微控制器 C++ 代码（如 CRC32 算法）作为基准测试的一部分，为正确选择微控制器提供可靠的数据。

2. 了解算法复杂度

2.1 大 O 表示法

在计算机科学中，算法复杂度的极限行为可以通过算法输入大小中的项数 N 来表征。通常使用所谓的大 O 表示法（发音为“大欧”）将算法复杂度表示为 N 的幂。例如：
- 计数循环、简单的加法校验和（如 CRC）和数字滤波器具有线性复杂度 O(N)。
- 传统的小学乘法 a × b（其中 a 和 b 都有 N 个组成部分）具有二次复杂度 O(N²)。

2.2 搜索算法复杂度比较

随着 N 的增加，算法的运行时间可能会迅速增长甚至变得无界。在这种情况下，为大 N 寻找更好的算法通常是有意义的。例如，在有序点集中进行插值可以使用线性搜索或二分搜索：
| 搜索算法 | 复杂度 | 当 N = 128 时的复杂度 |
| ---- | ---- | ---- |
| 线性搜索 | O(N) | ~128 |
| 二分搜索 | O(log₂N) | ~7 |

许多 STL 中的搜索和排序算法在底层使用二分搜索，因此受益于对数复杂度的效率