如何寫出高效優美的單片機C語言代碼

很多同學已經或着正在學習單片機技術，對於單片機來説，好的代碼也是很重要的，那麼要如何寫出高效優美的單片機C語言代碼？以下僅供參考！

程序能跑起來並不見得你的代碼就是很好的c代碼了，衡量代碼的好壞應該從以下幾個方面來看：

1，代碼穩定，沒有隱患。

2，執行效率高。

3，可讀性高。

4，便於移植。

下面發一些我在網上看到的技巧和自己的一些經驗來和大家分享;

1、如果可以的話少用庫函數，便於不同的mcu和編譯器間的移植

2、選擇合適的算法和數據結構

應該熟悉算法語言，知道各種算法的優缺點，具體資料請參見相應的參考資料，有很多計算機書籍上都有介紹。將比較慢的順序查找法用較快的二分查找或亂序查找法代替，插入排序或冒泡排序法用快速排序、合併排序或根排序代替，都可以大大提高程序執行的效率。.選擇一種合適的數據結構也很重要，比如你在一堆隨機存放的數中使用了大量的插入和刪除指令，那使用鏈表要快得多。數組與指針語句具有十分密碼的關係，一般來説，指針比較靈活簡潔，而數組則比較直觀，容易理解。對於大部分的編譯器，使用指針比使用數組生成的代碼更短，執行效率更高。但是在Keil中則相反，使用數組比使用的指針生成的代碼更短。

3、使用盡量小的數據類型

能夠使用字符型(char)定義的變量，就不要使用整型(int)變量來定義;能夠使用整型變量定義的變量就不要用長整型(long int)，能不使用浮點型(float)變量就不要使用浮點型變量。當然，在定義變量後不要超過變量的作用範圍，如果超過變量的範圍賦值，C編譯器並不報錯，但程序運行結果卻錯了，而且這樣的錯誤很難發現。在ICCAVR中，可以在Options中設定使用printf參數，儘量使用基本型參數(%c、%d、%x、%X、%u和%s格式説明符)，少用長整型參數(%ld、%lu、%lx和%lX格式説明符)，至於浮點型的參數(%f)則儘量不要使用，其它C編譯器也一樣。在其它條件不變的情況下，使用%f參數，會使生成的代碼的數量增加很多，執行速度降低。

4、使用自加、自減指令

通常使用自加、自減指令和複合賦值表達式(如a-=1及a+=1等)都能夠生成高質量的程序代碼，編譯器通常都能夠生成inc和dec之類的指令，而使用a=a+1或a=a-1之類的指令，有很多C編譯器都會生成二到三個字節的指令。在AVR單片適用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C編譯器以上幾種書寫方式生成的代碼是一樣的，也能夠生成高質量的inc和dec之類的的代碼。

5、減少運算的強度

可以使用運算量小但功能相同的表達式替換原來複雜的的表達式。如下：

(1)、求餘運算。

a=a%8;

可以改為：

a=a&7;

説明：位操作只需一個指令週期即可完成，而大部分的C編譯器的“%”運算均是調用子程序來完成，代碼長、執行速度慢。通常，只要求是求2n方的餘數，均可使用位操作的方法來代替。

(2)、平方運算

a=pow(a,2.0);

可以改為：

a=a*a;

説明：在有內置硬件乘法器的單片機中(如51系列)，乘法運算比求平方運算快得多，因為浮點數的求平方是通過調用子程序來實現的，在自帶硬件乘法器的AVR單片機中，如ATMega163中，乘法運算只需2個時鐘週期就可以完成。既使是在沒有內置硬件乘法器的AVR單片機中，乘法運算的子程序比平方運算的子程序代碼短，執行速度快。

如果是求3次方，如：

a=pow(a,3.0);

更改為：

a=a*a*a;

則效率的改善更明顯。

(3)、用移位實現乘除法運算

a=a*4;

b=b/4;

可以改為：

a=a<<2;

b=b>>2;

説明：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碼，而乘以其它的整數或除以任何數，均調用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調用乘除法子程序生成的代碼效率高。實際上，只要是乘以或除以一個整數，均可以用移位的方法得到結果，如：

a=a*9

可以改為：

a=(a<<3)+a

6、循環

(1)、循環語

對於一些不需要循環變量參加運算的任務可以把它們放到循環外面，這裏的任務包括表達式、函數的調用、指針運算、數組訪問等，應該將沒有必要執行多次的操作全部集合在一起，放到一個init的初始化程序中進行。

(2)、延時函數：

通常使用的延時函數均採用自加的形式：

void delay (void)

{

unsigned int i;

for (i=0;i<1000;i++)

;

}

將其改為自減延時函數：

void delay (void)

{

unsigned int i;

for (i=1000;i>0;i--)

;

}

兩個函數的延時效果相似，但幾乎所有的.C編譯對後一種函數生成的代碼均比前一種代碼少1~3個字節，因為幾乎所有的MCU均有為0轉移的指令，採用後一種方式能夠生成這類指令。在使用while循環時也一樣，使用自減指令控制循環會比使用自加指令控制循環生成的代碼更少1~3個字母。但是在循環中有通過循環變量“i”讀寫數組的指令時，使用預減循環時有可能使數組超界，要引起注意。

(3)while循環和do…while循環

用while循環時有以下兩種循環形式：

unsigned int i;

i=0;

while (i<1000)

{

i++;

//用户程序

}

或：

unsigned int i;

i=1000;

do

i--;

//用户程序

while (i>0);

在這兩種循環中，使用do…while循環編譯後生成的代碼的長度短於while循環。

7、查表

在程序中一般不進行非常複雜的運算，如浮點數的乘除及開方等，以及一些複雜的數學模型的插補運算，對這些即消耗時間又消費資源的運算，應儘量使用查表的方式，並且將數據表置於程序存儲區。如果直接生成所需的表比較困難，也儘量在啟了，減少了程序執行過程中重複計算的工作量。

8、其它

比如使用在線彙編及將字符串和一些常量保存在程序存儲器中，均有利於優化

C語言宏定義技巧(常用宏定義)

寫好C語言，漂亮的宏定義很重要，使用宏定義可以防止出錯，提高可移植性，可讀性，方便性 等等。下面列舉一些成熟軟件中常用得宏定義。。。。。。

相關鏈接：新手入門系列中的C語言優秀編程風格説明：_avr_c_

CODE:

1，防止一個頭文件被重複包含

#ifndef COMDEF_H

#define COMDEF_H

//頭文件內容

#endif

2，重新定義一些類型，防止由於各種平台和編譯器的不同，而產生的類型字節數差異，方便移植。

typedef unsigned char boolean; /* Boolean value type. */

typedef unsigned long int uint32; /* Unsigned 32 bit value */

typedef unsigned short uint16; /* Unsigned 16 bit value */

typedef unsigned char uint8; /* Unsigned 8 bit value */

typedef signed long int int32; /* Signed 32 bit value */

typedef signed short int16; /* Signed 16 bit value */

typedef signed char int8; /* Signed 8 bit value */

//下面的不建議使用

typedef unsigned char byte; /* Unsigned 8 bit value type. */

typedef unsigned short word; /* Unsinged 16 bit value type. */

typedef unsigned long dword; /* Unsigned 32 bit value type. */

typedef unsigned char uint1; /* Unsigned 8 bit value type. */

typedef unsigned short uint2; /* Unsigned 16 bit value type. */

typedef unsigned long uint4; /* Unsigned 32 bit value type. */

typedef signed char int1; /* Signed 8 bit value type. */

typedef signed short int2; /* Signed 16 bit value type. */

typedef long int int4; /* Signed 32 bit value type. */

typedef signed long sint31; /* Signed 32 bit value */

typedef signed short sint15; /* Signed 16 bit value */

typedef signed char sint7; /* Signed 8 bit value */

3，得到指定地址上的一個字節或字

#define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )

#define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )

4，求最大值和最小值

#define MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )

#define MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )

5，得到一個field在結構體(struct)中的偏移量

#define FPOS( type, field )

/*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */

6,得到一個結構體中field所佔用的字節數

#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )

7，按照LSB格式把兩個字節轉化為一個Word

#define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )

8，按照LSB格式把一個Word轉化為兩個字節

#define FLOPW( ray, val )

(ray)[0] = ((val) / 256);

(ray)[1] = ((val) & 0xFF)

9，得到一個變量的地址(word寬度)

#define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )

#define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )

10，得到一個字的高位和低位字節

#define WORD_LO(xxx) ((byte) ((word)(xxx) & 255))

#define WORD_HI(xxx) ((byte) ((word)(xxx) >> 8))

11，返回一個比X大的最接近的8的倍數

#define RND8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )

12，將一個字母轉換為大寫

#define UPCASE( c ) ( ((c) >= 'a' && (c) <= 'z') ? ((c) - 0x20) : (c) )

13，判斷字符是不是10進值的數字

#define DECCHK( c ) ((c) >= '0' && (c) <= '9')

14，判斷字符是不是16進值的數字

#define HEXCHK( c ) ( ((c) >= '0' && (c) <= '9') ||

((c) >= 'A' && (c) <= 'F') ||

((c) >= 'a' && (c) <= 'f') )

15，防止溢出的一個方法

#define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

16，返回數組元素的個數

#define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )

17，返回一個無符號數n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)

#define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by )

( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) )

18，對於IO空間映射在存儲空間的結構，輸入輸出處理

#define inp(port) (*((volatile byte *) (port)))

#define inpw(port) (*((volatile word *) (port)))

#define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))

#define outp(port, val) (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))

#define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))

#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))

19,使用一些宏跟蹤調試

A N S I標準説明了五個預定義的宏名。它們是：

_ L I N E _

_ F I L E _

_ D A T E _

_ T I M E _

_ S T D C _

如果編譯不是標準的，則可能僅支持以上宏名中的幾個，或根本不支持。記住編譯程序也許還提供其它預定義的宏名。

_ L I N E _及_ F I L E _宏指令在有關# l i n e的部分中已討論，這裏討論其餘的宏名。

_ D AT E _宏指令含有形式為月/日/年的串，表示源文件被翻譯到代碼時的日期。

源代碼翻譯到目標代碼的時間作為串包含在_ T I M E _中。串形式為時：分：秒。

如果實現是標準的，則宏_ S T D C _含有十進制常量1。如果它含有任何其它數，則實現是非標準的。

可以定義宏，例如: 當定義了_DEBUG，輸出數據信息和所在文件所在行

#ifdef _DEBUG

#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)

#else

#define DEBUGMSG(msg,date)

#endif

20，宏定義防止使用時錯誤用小括號包含。

例如：#define ADD(a,b) (a+b)

用do{}while(0)語句包含多語句防止錯誤

例如：#difne DO(a,b) a+b;

a++;

應用時：if(….)

DO(a,b); //產生錯誤

else

解決方法: #difne DO(a,b) do{a+b;

a++;}while(0)

宏中"#"和"##"的用法

一、一般用法

我們使用#把宏參數變為一個字符串,用##把兩個宏參數貼合在一起.

用法:

#include

#include

using namespace std;

#define STR(s) #s

#define CONS(a,b) int(a##e##b)

int main()

{

printf(STR(vck)); // 輸出字符串"vck"

printf("%d", CONS(2,3)); // 2e3 輸出:2000

return 0;

}

二、當宏參數是另一個宏的時候

需要注意的是凡宏定義裏有用'#'或'##'的地方宏參數是不會再展開.

1, 非'#'和'##'的情況

#define TOW (2)

#define MUL(a,b) (a*b)

printf("%d*%d=%d", TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));

這行的宏會被展開為：

printf("%d*%d=%d", (2), (2), ((2)*(2)));

MUL裏的參數TOW會被展開為(2).

2, 當有'#'或'##'的時候

#define A (2)

#define STR(s) #s

#define CONS(a,b) int(a##e##b)

printf("int max: %s", STR(INT_MAX)); // INT_MAX #include

這行會被展開為：

printf("int max: %s", "INT_MAX");

printf("%s", CONS(A, A)); // compile error

這一行則是：

printf("%s", int(AeA));

INT_MAX和A都不會再被展開, 然而解決這個問題的方法很簡單. 加多一層中間轉換宏. 加這層宏的用意是把所有宏的參數在這層裏全部展開, 那麼在轉換宏裏的那一個宏(_STR)就能得到正確的宏參數.

#define A (2)

#define _STR(s) #s

#define STR(s) _STR(s) // 轉換宏

#define _CONS(a,b) int(a##e##b)

#define CONS(a,b) _CONS(a,b) // 轉換宏

printf("int max: %s", STR(INT_MAX)); // INT_MAX,int型的最大值，為一個變量 #include

輸出為: int max: 0x7fffffff

STR(INT_MAX) --> _STR(0x7fffffff) 然後再轉換成字符串;

printf("%d", CONS(A, A));

輸出為：200

CONS(A, A) --> _CONS((2), (2)) --> int((2)e(2))

三、'#'和'##'的一些應用特例

1、合併匿名變量名

#define ___ANONYMOUS1(type, var, line) type var##line

#define __ANONYMOUS0(type, line) ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)

#define ANONYMOUS(type) __ANONYMOUS0(type, __LINE__)

例：ANONYMOUS(static int); 即: static int _anonymous70; 70表示該行行號;

第一層：ANONYMOUS(static int); --> __ANONYMOUS0(static int, __LINE__);

第二層： --> ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);

第三層： --> static int _anonymous70;

即每次只能解開當前層的宏，所以__LINE__在第二層才能被解開;

2、填充結構

#define FILL(a) {a, #a}

enum IDD{OPEN, CLOSE};

typedef struct MSG{

IDD id;

const char * msg;

}MSG;

MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};

相當於：

MSG _msg[] = {{OPEN, "OPEN"},

{CLOSE, "CLOSE"}};

3、記錄文件名

#define _GET_FILE_NAME(f) #f

#define GET_FILE_NAME(f) _GET_FILE_NAME(f)

static char FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);

4、得到一個數值類型所對應的字符串緩衝大小 #define _TYPE_BUF_SIZE(type) sizeof #type #define TYPE_BUF_SIZE(type) _TYPE_BUF_SIZE(type) char buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)]; --> char buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)]; --> char buf[sizeof "0x7fffffff"]; 這裏相當於： char buf[11];