嵌入式平台ARM的C代码优化方法

性；

* 用一个局部变量来保存公共子表达式的值，保证该表达式只求一次值；

* 避免使用局部变量的地址，否则访问这个变量的效率较低；

结构体的处理

小的元素放在结构体的开始，大的元素放在结构体的最后； 避免使用过大的结构体，用层次化的小结构体代替； 人工对API的结构体增加填充位以提高移植性； 枚举类型要慎用，因为它的大小与编译器相关。

对于位域， 尽量用define或者enum来代替位域；用逻辑运算来丢位域操作 边界不对齐数据和字节排列方式； 尽量避免使用边界不对齐数据； 用char * 可指向任意字节对齐的的数据，与逻辑运算配合，可访问任意边界和排列的数据。

数据运算的处理

除法和求余

ARM指令集中没有提供整数的除法，除法是由C语言函数库中的代码(符号型_rt_sdiv和无符号型的_rt_udiv)实现的。一个32位数的除法需要20～140个周期，依赖于分子和分母的取值。除法操作所用的时间是一个时间常量乘每一位除法所需要的时间:

Time(分子/分母)=C0+C1×log2(分子/分母)

=C0+C1×(log2(分子)-log2(分母))

由于除法的执行周期长，耗费的资源多，程序设计中应当尽量避免使用除法。以下是一些避免调用除法的变通办法:

• 在某些特定的程序设计时，可以把除法改写为乘法。例如:(x/y)>z，在已知y是正数而且y×z是整数的情况下，就可以写为x>(z×y)。
• 尽可能使用2的次方作为除数，编译器使用移位操作完成除法，如128就比100更加适合。在程序设计中，使用无符号型的除法要快于符号型的除法。
• 使用求余运算的一个目的是为了按模计算，这样的操作有时可以使用if的判断语句来完成，考虑如下的应用:

Uint counter2(uint count)

{

if(++count>=100) count=0;

return(count);

}

• 对于一些特殊的除法和求余运算，采用查找表的方法也可以获得很好的运行效果。

在除以某些特定的常数时，编写特定的函数完成此操作会比编译产生的代码效率高很多。ARM的C语言库中就有二个这样的符号型和无符号型数除以10的函数，用来完成十进制数的快速运算。在toolkit子目录的examples\explasm\div.c和examples\thumb\div.c文件中，有这二个函数的ARM和Thumb版本。

其他运算操作

利用左/ 右移位操作代替乘/ 除2 运算：通常需要乘以ARM或除以2 的幂次方都可以通过左移或右移n 位来完成。实际上乘以任何一个整数都可以用移位和加法来代替乘法。ARM 7 中加法和移位可以通过一条指令来完成，且执行时间少于乘法指令。例如： i = i *5 可以用i = (i<2) + i 来代替。利用乘法代替乘方运算：ARM7 核中内建有32 ×8 ARM乘法器， 因此可以通过乘法运算来代替乘方运算以节约乘方函数调用的开销。例如： i = pow(i, 3.0) 可用 i = i*i*i 来代替。利用与运算代替求余运算：有时可以通过用与（AND ）指令代替求余操作（% ）来提高效率。例如：i = i % 8 可以用 i = i & 0x07 来代替。

条件执行

条件执行是程序中必不可少的基本操作。典型的条件执行代码序列是由一个比较指令开始的，接下来是一系列相关的执行语句。ARM中的条件执行是通过对运算结果标志位进行判断实现的，一些带标志位的运算结果中，N和Z标志位的结果与比较语句的结果相同。尽管在C语言中没有带标志位的指令，但在面向ARM的C语言程序中，如果运算结果是与0作比较，编译器会移去比较指令，通过一条带标志位指令实现运算和判断。因此，面向ARM的C语言程序设计的条件判断应当尽量采用"与0比较"的形式。C语言中，条件执行语句大多数应用在if条件判断中，也有应用在复杂的关系运算(<，==，>等)及位操运算(&&，!，and等)中的。面向ARM的C语言程序设计中，有符号型变量应尽量采取x<0、x>=0、x==0、x!=0的关系运算;对于无符号型的变量应采用x==0、x!=0(或者x>0)关系运算符。编译器都可以对条件执行进行优化。对于程序设计中的条件语句，应尽量简化if和else判断条件。与传统的C语言程序设计有所不同，面向ARM的C语言程序设计中，关系表述中类似的条件应该集中在一起，使编译器能够对判断条件进行优化。由于ARM指令可条件执行，所以充分利用cpsr会使程序更有效率。ARM 指令集的一个重要特征就是所有的指令均可包含一个可选的条件码。当程序状态寄存器（PSR ）中的条件码标志满足指定条件时， 带条件码的指令才能执行。利用条件执行通常可以省去单独的判断ARM指令，因而可以减小代码尺寸并提高程序效率。

流水线优化

ARM处理器每种处理器都有自己的流水线结构，参考ARM核流水线——ARM7，ARM9E，ARM11，Cortex-A系列处理器（http://houh-1984.blog.163.com/blog/static/311278342011111083852771/）.流水线延迟或阻断会对处理器的性能造成影响，因此应该尽量保持流水线畅通。流水线延迟难以避免， 但可以利用延迟周期进行其它ARM操作。 LOAD/STORE 指令中的自动索引（auto-indexing）功能就是为利用ARM流水线延迟周期而设计的。当流水线处于延迟周期时， 处理器的执行单元被占用， 算术逻辑单元ARM（ALU ）