基于ARM的高效C语言编程

引言

ARM处理器以其高性能、低功耗、低成本等优势被广泛应用于各种成功的32位嵌入式系统中。提高执行速度和减小代码尺寸是嵌入式软件设计的关键需求。尽管大多数的ARM编译器和调试器都带有性能优化工具，但是为了保证其正确性，编译器必须是稳妥和安全的，而且它还受到处理器自身结构的限制。因此，编程人员必须在理解编译器工作特点的基础上来实现代码优化。代码的优化方法较多，本文针对函数优化方法进行阐述。

1 函数局部变量的数据类型

局部变量包括函数内局部变量、函数参数、函数返回值。由于ARM数据操作都是32位，即使数据本身只需要8位或16位，对于这三类局部变量也应尽可能使用32位的数据类型int或lONg，以提高代码执行效率。下面以简单求和函数为例进行分析。

函数add1计算包含10个字的数组array的累加和，add2与add1功能相同，只是将函数add1的参数array类型改为16位的short，函数内局部变量i类型改为8位的CHAR，sum改为16位的short。add1、add2的C源代码如下：

int add1(int *array){

unsigned int i;

int sum=0;

for(i=0;i<10;i++)

sum=sum+array[i];

return sum;

}

short add2(short *array){

CHAR i;

short sum=0;

for(i=0;i<10;i++)

sum= sum+array[i];

return sum;

}

add1经编译产生的汇编代码：

add1

mov r2,r0

mov r0,#0

mov r1,#0

add1_loop

ldr r3,[r2,r1,lsl #2]

add r1,r1,#1

cmp r1,#0x0a

add r0,r3,r0

bcc add1_loop

mov pc,r14

add2经编译产生的汇编代码：

add2

mov r2,r0

mov r0,#0

mov r1,#0

add2_loop

add r3,[r2,r1,lsl #1];增加语句①

ldrh r3,[r3,#0]

add r1,r1,#1

and r1,r1,0xff;增加语句②

cmp r1,#0x0a

add r0,r3,r0

bcc add2_loop

mov r0,r0,lsl #16;增加语句③

mov r0,r0,asr #16;增加语句④

mov pc,r14

比较add1和add2两个函数的汇编代码，可以发现add2_loop循环比add1_loop循环增加了4条语句。

语句①：函数add2中变量sum为16位short类型，ARM指令中ldrh指令不支持移位地址偏移，因此增加add指令计算数组下标地址。

语句②：由于函数add2中循环变量i为8位的CHAR类型，而ARM处理器的寄存器为32位，此语句用于处理循环变量累加过程中引起的溢出问题。即：当i累加到255时，再加1应该为0,而不是256。

语句③、④：函数add2中返回结果sum为short类型，在返回前需将32位寄存器的前16位用符号位填充，即转换为16位short类型。

来源：维库开发网