让 C 语言程序更高效的 10 个建议!
代码之美,不仅在于为一个给定问题找到解决方案,而且还在代码的简单性、有效性、紧凑性和效率(内存)。代码设计比实际执行更难 。因此,每一个程序员当用c语言编程时,都应该记着这些东西。本文向你介绍规范你的c代码的10种方法。
0. 避免不必要的函数调用
考虑下面的2个函数:
void str_print( char *str ) { int i; for ( i = 0; i < strlen ( str ); i++ ) { printf("%c",str[ i ] ); } } void str_print1 ( char *str ) { int len; len = strlen ( str ); for ( i = 0; i < len; i++ ) { printf("%c",str[ i ] ); } }
请注意 这两个函数的功能相似。然而,第一个函数调用strlen()函数多次,而第二个函数只调用函数strlen()一次。因此第一个函数性能明显比第二个好。(更新:原作者应该是笔误,把第一个函数写成优于第二个,否则自相矛盾。)
1、避免不必要的内存引用
这次我们再用2个例子来对比解释:
int multiply ( int *num1 , int *num2 ) { *num1 = *num2; *num1 += *num2; return *num1; } int multiply1 ( int *num1 , int *num2 ) { *num1 = 2 * *num2; return *num1; }
同样,这两个函数具有类似的功能。所不同的是在第一个函数( 1 for reading *num1 , 2 for reading *num2 and 2 for writing to *num1)有5个内存的引用,而在第二个函数是只有2个内存引用(one for reading *num2 and one for writing to *num1)。现在你认为哪一个好些?
2、节约内存(内存对齐和填充的概念)
struct { char c; int i; short s; }str_1; struct { char c; short s; int i; }str_2;
假设一个字符需要1个字节,short占用2个字节和int需要4字节的内存。起初,我们会认为上面定义的结构是相同的,因此占据相同数量的内存。然而,而str_1占用12个字节,第二个结构只需要8个字节?这怎么可能呢?
请注意,在第一个结构,3个不同的4个字节被分配到三种数据类型,而在第二个结构的前4个自己char和short可以被采用,int可以采纳在第二个的4个字节边界(一共8个字节)。
3、如果你知道要处理的值是非负数的,使用无符号整数,而不是整数的。
有些处理器可以处理无符号的整数比有符号整数的运算速度要快。(这也是很好的实践,帮助self-documenting代码)。
4、在一个逻辑条件语句中常数项永远在左侧。
int x = 4; if ( x = 1 ) { x = x + 2; printf("%d",x); // output is 3 } int x = 4; if ( 1 = x ) { x = x + 2; printf("%d",x); // compilation error }
使用“=”赋值运算符,替代“==”相等运算符,这是个常见的输入错误。 常数项放在左侧,将产生一个编译时错误,让你轻松捕获你的错误。注:“=”是赋值运算符。 b = 1会设置变量b等于值1。 “==”相等运算符。如果左侧等于右侧,返回true,否则返回false。
5、在可能的情况下使用typedef替代macro。当然有时候你无法避免macro,但是typedef更好。
typedef int* int_ptr; int_ptr a , b; # define int_ptr int*; int_ptr a , b;
在这个宏定义中,a是一个指向整数的指针,而b是只有一个整数声明。使用typedef a和b都是 整数的指针。
6、确保声明和定义是静态的,除非您希望从不同的文件中调用该函数。
在同一文件函数对其他函数可见,才称之为静态函数。它限制其他访问内部函数,如果我们希望从外界隐藏该函数。现在我们并不需要为内部函数创建头文件,其他看不到该函数。
静态声明一个函数的优点包括:
a)两个或两个以上具有相同名称的静态函数,可用于在不同的文件。
b)编译消耗减少,因为没有外部符号处理。
让我们做更好的理解,下面的例子:
/*first_file.c*/ static int foo ( int a ) { /*whatever you want to in the function*/ } /*second_file.c*/ int foo ( int ) int main() { foo(); // this is not a valid function call as the function foo can only be called by any other function within first_file.c where it is defined. return 0; }
7、使用memoization,以避免递归重复计算
考虑fibonacci(斐波那契)问题;
fibonacci问题是可以通过简单的递归方法来解决:
int fib ( n ) { if ( n == 0 || n == 1 ) { return 1; } else { return fib( n - 2 ) + fib ( n - 1 ); } }
注:在这里,我们考虑fibonacci 系列从1开始,因此,该系列看起来:1,1,2,3,5,8,…
注意:从递归树,我们计算fib(3)函数2次,fib(2)函数3次。这是相同函数的重复计算。如果n非常大,fib
这个简单的技术叫做memoization,可以被用在递归,加强计算速度。
fibonacci 函数memoization的代码,应该是下面的这个样子:
int calc_fib ( int n ) { int val[ n ] , i; for ( i = 0; i <=n; i++ ) { val[ i ] = -1; // value of the first n + 1 terms of the fibonacci terms set to -1 } val[ 0 ] = 1; // value of fib ( 0 ) is set to 1 val[ 1 ] = 1; // value of fib ( 1 ) is set to 1 return fib( n , val ); } int fib( int n , int* value ) { if ( value[ n ] != -1 ) { return value[ n ]; // using memoization } else { value[ n ] = fib( n - 2 , value ) + fib ( n - 1 , value ); // computing the fibonacci term } return value[ n ]; // returning the value }
这里calc_fib( n )函数被main()调用。
8、避免悬空指针和野指针
一个指针的指向对象已被删除,那么就成了悬空指针。野指针是那些未初始化的指针,需要注意的是野指针不指向任何特定的内存位置。
void dangling_example() { int *dp = malloc ( sizeof ( int )); /*........*/ free( dp ); // dp is now a dangling pointer dp = null; // dp is no longer a dangling pointer } void wild_example() { int *ptr; // uninitialized pointer printf("%u"\n",ptr ); printf("%d",*ptr ); }
当遭遇这些指针,程序通常是”怪异“的表现。
9、 永远记住释放你分配给程序的任何内存。
上面的例子就是如果释放dp指针(我们使用malloc()函数调用)。
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