C语言程序运行速度优化方法谈

C语言程序运行速度优化方法谈

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。下面的代码作用是相同的，但是效率不一样。

数组索引指针运算

For(;;){ p=array

A=array[t++]; for(;;){

a=*(p++);

。。。。。。。。。。。。。。。

} }

指针方法的优点是，array的地址每次装入地址p后，在每次循环中只需对p增量操作。在数组索引方法中，每次循环中都必须根据t值求数组下标的复杂运算。

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，其它C编译器也一样。在其它条件不变的情况下，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(游戏程序员必修课)

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)

{

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;

可以改为：

a=a&7;

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，而乘以其它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

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; /* 位操作比求余运算快 */

y = x * x; /* 乘法比平方运算快 */

z = (y << 5) + y; /* 位移乘法比乘法快 */

for (i = h = 0; i < MAX; i++)

{

h += 14; /* 加法比乘法快 */

printf("%d"， h);

}

（5）、避免不必要的整数除法

整数除法是整数运算中最慢的，所以应该尽可能避免。一种可能减少整数除法的地方是连除，这里除法可以由乘法代替。这个替换的副作用是有可能在算乘积时会溢出，所以只能在一定范围的除法中使用。

不好的代码：

int i， j， k， m；

m = i / j / k；

推荐的代码：

int i， j， k， m；

m = i / (j * k)；

（6）、使用增量和减量操作符