关于一些C语言代码优化的方法，我慷慨解囊了大家酌情收藏

取模的一种替代方法

我们使用取余数操作符来提供算数取模。但有时可以结合使用if语句进行取模操作。考虑如下两个例子：

uint modulo_func1(uint count)
{
return (++count % 60);
}

uint modulo_func2(uint count)
{
if (++count >= 60)
count = 0;
return (count);
}

优先使用if语句，而不是取余数运算符，因为if语句的执行速度更快。这里注意新版本函数只有在我们知道输入的count结余0至59时在能正确的工作。

使用数组下标

如果你想给一个变量设置一个代表某种意思的字符值，你可能会这样做：

switch ( queue )
{
case0 : letter = 'W';
break;
case1 : letter = 'S';
break;
case2 : letter = 'U';
break;
}

或者这样做：

if ( queue == 0 )
letter = 'W';
elseif ( queue == 1 )
letter = 'S';
else letter = 'U';

一种更简洁、更快的方法是使用数组下标获取字符数组的值。如下：

staticchar *classes="WSU";
letter = classes[queue];

全局变量

全局变量绝不会位于寄存器中。使用指针或者函数调用，可以直接修改全局变量的值。因此，编译器不能将全局变量的值缓存在寄存器中，但这在使用全局变量时便需要额外的（常常是不必要的）读取和存储。所以，在重要的循环中我们不建议使用全局变量。

如果函数过多的使用全局变量，比较好的做法是拷贝全局变量的值到局部变量，这样它才可以存放在寄存器。这种方法仅仅适用于全局变量不会被我们调用的任意函数使用。例子如下：

intf(void);
intg(void);
int errs;
voidtest1(void)
{
errs += f();
errs += g();
}
voidtest2(void)
{
int localerrs = errs;
localerrs += f();
localerrs += g();
errs = localerrs;
}

注意，test1必须在每次增加操作时加载并存储全局变量errs的值，而test2存储localerrs于寄存器并且只需要一个计算机指令。

使用别名

考虑如下的例子：

voidfunc1(int *data )
{
int i;
for(i=0; i<10; i++)
{
anyfunc( *data, i);
}
}

尽管*data的值可能从未被改变，但编译器并不知道anyfunc函数不会修改它，所以程序必须在每次使用它的时候从内存中读取它。如果我们知道变量的值不会被改变，那么就应该使用如下的编码：

voidfunc1(int *data )
{
int i;
int localdata;
localdata = *data;
for(i=0; i<10; i++)
{
anyfunc (localdata, i);
}
}

这为编译器优化代码提供了条件。

变量的生命周期分割

由于处理器中寄存器是固定长度的，程序中数字型变量在寄存器中的存储是有一定限制的。

有些编译器支持“生命周期分割”（live-range splitting），也就是说在程序的不同部分，变量可以被分配到不同的寄存器或者内存中。

变量的生命周期开始于对它进行的最后一次赋值，结束于下次赋值前的最后一次使用。在生命周期内，变量的值是有效的，也就是说变量是活着的。不同生命周期之间，变量的值是不被需要的，也就是说变量是死掉的。

这样，寄存器就可以被其余变量使用，从而允许编译器分配更多的变量使用寄存器。

需要使用寄存器分配的变量数目需要超过函数中不同变量生命周期的个数。如果不同变量生命周期的个数超过了寄存器的数目，那么一些变量必须临时存储于内存。这个过程就称之为分割。

编译器首先分割最近使用的变量，用以降低分割带来的消耗。禁止变量生命周期分割的方法如下：

·限定变量的使用数量：这个可以通过保持函数中的表达式简单、小巧、不使用太多的变量实现。将较大的函数拆分为小而简单的函数也会达到很好的效果。

·对经常使用到的变量采用寄存器存储：这样允许我们告诉编译器该变量是需要经常使用的，所以需要优先存储于寄存器中。然而，在某种情况下，这样的变量依然可能会被分割出寄存器。

变量类型

C编译器支持基本类型：char、short、int、long(包括有符号signed和无符号unsigned）、float和double。使用正确的变量类型至关重要，因为这可以减少代码和数据的大小并大幅增加程序的性能。

局部变量

我们应该尽可能的不使用char和short类型的局部变量。对于char和short类型，编译器需要在每次赋值的时候将局部变量减少到8或者16位。这对于有符号变量称之为有符号扩展，对于无符号变量称之为零扩展。

这些扩展可以通过寄存器左移24或者16位，然后根据有无符号标志右移相同的位数实现，这会消耗两次计算机指令操作（无符号char类型的零扩展仅需要消耗一次计算机指令）。

可以通过使用int和unsigned int类型的局部变量来避免这样的移位操作。这对于先加载数据到局部变量，然后处理局部变量数据值这样的操作非常重要。无论输入输出数据是8位或者16位，将它们考虑为32位是值得的。

考虑下面的三个函数：

intwordinc(int a)
{
return a + 1;
}
shortshortinc(short a)
{
return a + 1;
}
charcharinc(char a)
{
return a + 1;
}

尽管结果均相同，但是第一个程序片段运行速度高于后两者。

指针

我们应该尽可能的使用引用值的方式传递结构数据，也就是说使用指针，否则传递的数据会被拷贝到栈中，从而降低程序的性能。我曾见过一个程序采用传值的方式传递非常大的结构数据，然后这可以通过一个简单的指针更好的完成。

函数通过参数接受结构数据的指针，如果我们确定不改变数据的值，我们需要将指针指向的内容定义为常量。例如：

voidprint_data_of_a_structure(const Thestruct *data_pointer)
{
...printf contents of the structure...
}

这个示例告诉编译器函数不会改变外部参数的值（使用const修饰），并且不用在每次访问时都进行读取。同时，确保编译器限制任何对只读结构的修改操作从而给予结构数据额外的保护。

指针链

指针链经常被用于访问结构数据。例如，常用的代码如下：

typedefstruct { int x, y, z; } Point3;
typedefstruct { Point3 *pos, *direction; } Object;

voidInitPos1(Object *p)
{
p->pos->x = 0;
p->pos->y = 0;
p->pos->z = 0;
}

然而，这种的代码在每次操作时必须重复调用p->pos，因为编译器不知道p->pos->x与p->pos是相同的。一种更好的方法是缓存p->pos到一个局部变量：

voidInitPos2(Object *p)
{
Point3 *pos = p->pos;
pos->x = 0;
pos->y = 0;
pos->z = 0;
}

另一种方法是在Object结构中直接包含Point3类型的数据，这能完全消除对Point3使用指针操作。

条件执行

条件执行语句大多在if语句中使用，也在使用关系运算符（<，==，>等）或者布尔值表达式（&&，！等）计算复杂表达式时使用。对于包含函数调用的代码片段，由于函数返回值会被销毁，因此条件执行是无效的。

因此，保持if和else语句尽可能简单是十分有益处的，因为这样编译器可以集中处理它们。关系表达式应该写在一起。

下面的例子展示编译器如何使用条件执行：

intg(int a, int b, int c, int d)
{
if (a >0 && b >0 && c 0 && d 0)
// grouped conditions tied up together//
return a + b + c + d;
return -1;
}

由于条件被聚集到一起，编译器能够将他们集中处理。

布尔表达式和范围检查

一个常用的布尔表达式是用于判断变量是否位于某个范围内，例如，检查一个图形坐标是否位于一个窗口内：

boolPointInRectangelArea(Point p, Rectangle *r)
{
return (p.x >= r->xmin && p.x xmax &&
p.y >= r->ymin && p.y ymax);
}

这里有一种更快的方法：x>min && x<>x可以转换为(unsigned)(x-min))。这对于min等于0时更为有益。优化后的代码如下：

boolPointInRectangelArea(Point p, Rectangle *r)
{
return ((unsigned) (p.x - r->xmin) xmax &&
(unsigned) (p.y - r->ymin) ymax);

}

布尔表达式和零值比较

处理器的标志位在比较指令操作后被设置。标志位同样可以被诸如MOV、ADD、AND、MUL等基本算术和裸机指令改写。如果数据指令设置了标志位，N和Z标志位也将与结果与0比较一样进行设置。N标志表示结果是否是负值，Z标志表示结果是否是0。

C语言中，处理器中的N和Z标志位与下面的指令联系在一起：有符号关系运算x<0，x>=0，x==0，x!=0；无符号关系运算x==0，x!=0（或者x>0）。

C代码中每次关系运算符的调用，编译器都会发出一个比较指令。如果操作符是上面提到的，编译器便会优化掉比较指令。例如：

intaFunction(int x, int y)
{
if (x + y 0)
return1;
else
return0;
}

尽可能的使用上面的判断方式，这可以在关键循环中减少比较指令的调用，进而减少代码体积并提高代码性能。C语言没有借位和溢出位的概念，因此，如果不借助汇编，不可能直接使用借位标志C和溢出位标志V。但编译器支持借位（无符号溢出），例如：

intsum(int x, int y)
{
int res;
res = x + y;
if ((unsigned) res unsigned) x) // carry set? //
res++;
return res;
}

懒检测开发

在if(a>10 && b=4)这样的语句中，确保AND表达式的第一部分最可能较快的给出结果（或者最早、最快计算），这样第二部分便有可能不需要执行。

用switch()函数替代if…else…

对于涉及if…else…else…这样的多条件判断，例如：

if( val == 1)
dostuff1();
elseif (val == 2)
dostuff2();
elseif (val == 3)
dostuff3();

使用switch可能更快：

switch( val )
{
case1: dostuff1(); break;

case2: dostuff2(); break;

case3: dostuff3(); break;
}

在if()语句中，如果最后一条语句命中，之前的条件都需要被测试执行一次。Switch允许我们不做额外的测试。如果必须使用if…else…语句，将最可能执行的放在最前面。

二分中断

使用二分方式中断代码而不是让代码堆成一列，不要像下面这样做：

if(a==1) {
} elseif(a==2) {
} elseif(a==3) {
} elseif(a==4) {
} elseif(a==5) {
} elseif(a==6) {
} elseif(a==7) {
} elseif(a==8)

{
}

使用下面的二分方式替代它，如下：

if(a4) {
if(a==1) {
} elseif(a==2) {
} elseif(a==3) {
} elseif(a==4) {

}
}
else
{
if(a==5) {
} elseif(a==6) {
} elseif(a==7) {
} elseif(a==8) {
}
}

或者如下：

if(a4)
{
if(a2)
{
if(a==1)
{
/* a is 1 */
}
else
{
/* a must be 2 */
}
}
else
{
if(a==3)
{
/* a is 3 */
}
else
{
/* a must be 4 */
}
}
}
else
{
if(a6)
{
if(a==5)
{
/* a is 5 */
}
else
{
/* a must be 6 */
}
}
else
{
if(a==7)
{
/* a is 7 */
}
else
{
/* a must be 8 */
}
}
}

比较如下两种case语句：