ARM下高效C编程

对于多于4个参数的函数，函数调用者和被调用者必须通过访问堆栈来传递一些参数。

如果函数体积很小，只用到很少的寄存器，那么还有一些其他的方法来减少函数调用的开销。可以把调用函数和被调用函数放在同一个C文件中，这样编译器就知道了被调用函数生成的代码，并以此对调用函数进行一些优化。

总结：

1）尽量限制函数的参数，不要超过4个，这样函数调用的效率会更高。也可以将几个相关的参数组织在一个结构体中，用传递结构体指针来代替多个参数。

2）把比较小的被调用函数和调用函数放在同一个源文件中，并且要先定义，后调用，编译器就可以优化函数调用或者内联较小的函数。

3）对性能影响较大的重要函数可使用关键字_inline进行内联。

五、指针别名

定义：当2个指针指向同一个地址对象时，这2个指针被称作该对象的别名（alias）。如果对其中一个指针进行写入，就会影响从另一个指针的读出。在一个函数中，编译器通常不知道哪一个指针是别名，哪一个不是；或哪一个指针有别名，哪一个没有。

避免指针别名：

1）不要依赖编译器来消除包含存储器访问的公共子表达式，而应建立一个新的局部变量来保存这个表达式的值，这样可以保证只对这个表达式求一次值；

2）避免使用局部变量的地址，否则对这个变量的访问效率会比较低。

六、结构体安排

在ARM上使用结构体有2个问题需要考虑：结构体地址边界对齐和结构体总的大小。

获得高效结构体的原则：

1）把所有8位大小的元素安排在结构体的前面；

2）以此安排16位、32位和64位的元素；

3）把所有数组和比较大的元素安排在结构体最后。

4）对于一条指令，如果结构体太大而不能访问所有的元素，那么把元素组织到一个子结构体中。编译器可以维持单独的子结构体的指针。

小结：

结构体元素要按照元素的大小来排列，以最小的元素放在开始，最大的元素安排在最后；避免使用很大的结构体，可以用层次化的小结构体来代替；为了提高可移植性，人工对API的结构体增加填充位，这样，结构体的安排将不会依赖与编译器；在API的结构体中要谨慎使用枚举类型。一个枚举类型的大小是编译器相关的。

七、位域

注意事项：

1）应避免使用位域，而使用#define或者enum来定义屏蔽位；

2）使用整型逻辑运算AND、OR、“异或”操作和屏蔽对位域进行测试、取反和设置操作。这些操作编译效率高，还可以同时对多个位域进行测试、取反和设置。

八、边界不对齐数据和字节排列方式（大/小端）

边界不对齐数据和字节排列方式这2个问题，可使内存访问和移植问题复杂化。须考虑数组指针是否边界对齐，ARM配置是大端（big-endian），还是小端（little-endian）的存储器系统。

总结：

1）尽量避免使用边界不对齐的数据；

2）使用类型char *可指向任意字节边界的数据。通过读字节来访问数据，使用逻辑操作来组合数据，这样代码就不会依赖于边界是否对齐或者ARM的字节排列方式的配置；

3）为了快速访问边界不对齐的结构体，可以根据指针边界和处理器的字节排序方式写出不同的程序变体。

九、除法

ARM硬件上不支持除法指令，当代码中出现除法运算时，ARM编译器会调用C库函数（有符号的除法调用_rt_sdiv，无符号的调用_rt_udiv），来实现除法操作。有许多不同类型的除法程序来适应不同的除数和被除数。

总结：

1）尽可能避免使用除法。对环形缓冲区的处理可以不用除法。

2）如果不能避免除法运算，那么尽可能考虑使用除法程序同时产生商n/d和余数n%d的好处。

3）对于重复对同一除数d的除法，预先计算好s=(2k-1)/d。可用乘以s的2k位乘法来代替除以d的k位无符号整数除法。

4）使用2的整数次幂作除数。当2的整数次幂做除数时，编译器会自动将除法运算转换成移位运算。所以在编写程序算法时，尽量使用2的整数次幂做除数。

5）求余运算。可以将一些典型的求余运算进行转换，以避免在程序中使用除法运算。如：

uint counter1(uint count)

{

return (++count`);

}

转换成：

uint counter2(uint count)

{

if (++count >=60)

count=0;

return (count);

}

十、浮点运算

大多数ARM处理器硬件上并不支持浮点运算。这样在一个对价格敏感的嵌入式应用系统中，可节省空间和降低功耗。除了硬件向量浮点累加器VFP和ARM7500FE上的浮点累加器FPA外，C编译器必须在软件上提供浮点支持。

十一、内联函数和内嵌汇编

高效地调用函数，使用内联函数可以完全去除函数调用的开销，另外许多编译器允许在C源程序中使用内嵌汇编。使用包含汇编的内嵌函数，可以使编译器支持通常不能有效使用的ARM指令和优化方法。

内联函数和内嵌汇编最大的好处是，可以实现一些在C语言部分中通常难以完成的操作。使用内联函数要比使用#define宏定义更好，因为后者不检查函数参数和返回值的类型。