Arduino 加速AVR函数指针

我有一个avr的程序，我想使用一个指向方法的指针。但是为什么使用函数指针比普通调用慢4倍呢？？我该如何加速呢

我有：

void simple_call(){ PORTB |= _BV(1); }

void (*simple)() = &simple_call; 

然后，如果我使用-O3编译并调用：

simple_call() 

需要250纳秒才能完成。如果我改打电话：

simple()

需要960ns才能完成

我怎样才能使它更快

为什么它慢了

你可以看到时间增加了710纳秒。对于一个16兆赫的时钟，这个时间是11个滴答声

说4X是不公平的，因为时间的增加对于函数指针来说是一个恒定的开销。在您的例子中，函数体很小，因此开销相对较大。但是，如果函数很大，执行时间为1ms，那么时间增加仍然是710ns，并且您会问为什么函数指针要多花费0.07%的时间

要了解为什么一种方法比另一种方法快，您需要了解汇编代码。使用Eclipse之类的构建工具，您可以通过添加ArduinoIDE中不可用的命令行选项，从GCC编译器中获取汇编程序列表。这对于弄清发生了什么是非常宝贵的

下面是汇编程序清单的一部分，展示了您认为正在发生的事情：

simple_call();
   308: 0e 94 32 01     call    0x264   ; 0x264 <_Z11simple_callv>

simple();
   30c: e0 91 0a 02     lds r30, 0x020A
   310: f0 91 0b 02     lds r31, 0x020B
   314: 19 95           eicall

它们都调用函数simple\u call（）：

因此，与函数方法中的所有指令相比，函数指针应该只多取4个刻度，并且应该很小

---

上面，我说应该和你认为正在发生的事情。我撒了一点谎：上面的汇编程序不支持优化

您使用的优化-O3改变了一切

通过优化，函数体几乎被压缩为零：

void simple_call(){ PORTB |= _BV(1); }
 264:   29 9a           sbi 0x05, 1 ; 5
 266:   08 95           ret

这是2+4个刻度。编译器GurUS已经对编译器进行编码，以找出执行C++一行的更好方法。但是等等，还有更多。当你“调用”你的函数时，编译器会说“为什么这么做？它只是一条汇编指令”。编译器确定您的调用没有意义，并将指令内联：

void simple_call(){ PORTB |= _BV(1); }
 2d6:   29 9a           sbi 0x05, 1 ; 5

但通过优化，函数指针调用仍然是一个调用：

simple();
 2d8:   e0 91 0a 02     lds r30, 0x020A
 2dc:   f0 91 0b 02     lds r31, 0x020B
 2e0:   19 95           eicall

那么，让我们看看数学是否正确。对于内联，“调用”是3个刻度。间接调用是8+6=14。差别是11分！（我可以补充！）

这就是为什么

我如何加速它

您不需要：进行函数指针调用只需要4个时钟点。除了最琐碎的函数外，这并不重要

您不能：即使尝试内联函数，您仍然需要条件分支。一系列加载、比较和条件跳转将比间接调用花费更多的时间。换句话说，函数指针是比任何条件分支更好的分支方法

为什么它慢了

你可以看到时间增加了710纳秒。对于一个16兆赫的时钟，这个时间是11个滴答声

说4X是不公平的，因为时间的增加对于函数指针来说是一个恒定的开销。在您的例子中，函数体很小，因此开销相对较大。但是，如果函数很大，执行时间为1ms，那么时间增加仍然是710ns，并且您会问为什么函数指针要多花费0.07%的时间

要了解为什么一种方法比另一种方法快，您需要了解汇编代码。使用Eclipse之类的构建工具，您可以通过添加ArduinoIDE中不可用的命令行选项，从GCC编译器中获取汇编程序列表。这对于弄清发生了什么是非常宝贵的

下面是汇编程序清单的一部分，展示了您认为正在发生的事情：

simple_call();
   308: 0e 94 32 01     call    0x264   ; 0x264 <_Z11simple_callv>

simple();
   30c: e0 91 0a 02     lds r30, 0x020A
   310: f0 91 0b 02     lds r31, 0x020B
   314: 19 95           eicall

它们都调用函数simple\u call（）：

因此，与函数方法中的所有指令相比，函数指针应该只多取4个刻度，并且应该很小

---

上面，我说应该和你认为正在发生的事情。我撒了一点谎：上面的汇编程序不支持优化

您使用的优化-O3改变了一切

通过优化，函数体几乎被压缩为零：

void simple_call(){ PORTB |= _BV(1); }
 264:   29 9a           sbi 0x05, 1 ; 5
 266:   08 95           ret

这是2+4个刻度。编译器GurUS已经对编译器进行编码，以找出执行C++一行的更好方法。但是等等，还有更多。当你“调用”你的函数时，编译器会说“为什么这么做？它只是一条汇编指令”。编译器确定您的调用没有意义，并将指令内联：

void simple_call(){ PORTB |= _BV(1); }
 2d6:   29 9a           sbi 0x05, 1 ; 5

但通过优化，函数指针调用仍然是一个调用：

simple();
 2d8:   e0 91 0a 02     lds r30, 0x020A
 2dc:   f0 91 0b 02     lds r31, 0x020B
 2e0:   19 95           eicall

那么，让我们看看数学是否正确。对于内联，“调用”是3个刻度。间接调用是8+6=14。差别是11分！（我可以补充！）

这就是为什么

我如何加速它

您不需要：进行函数指针调用只需要4个时钟点。除了最琐碎的函数外，这并不重要

您不能：即使尝试内联函数，您仍然需要条件分支。一系列加载、比较和条件跳转将比间接调用花费更多的时间。换句话说，函数指针是比任何条件分支更好的分支方法