C 优化案例陈述

我们有一种将命令数据写入设备的方法。该方法首先将数据转换为设备接受的格式，然后将数据写入串行端口。数据转换使用下面给出的case语句完成。对于10个命令，我们需要转换数据。对于其他命令，我们不必转换数据（大约10个命令）

客户投诉代码未优化。一些不需要数据转换的命令经常使用

direct if else语句会优化代码吗？
在这种情况下，是否有其他选项来优化代码

switch (cmd_no)
{
case CMD_WR_ACC:
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * CMD_WR_ACC_PARA1) / CMD_WR_ACC_PARA2) + 0.5);
    break;
case CMD_WR_BIAS:
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * CMD_WR_BIAS_PARA1) / CMD_WR_BIAS_PARA2) + 0.5);
    break;
case CMD_WR_SUP:
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * CMD_WR_SUP_PARA1) / CMD_WR_SUP_PARA2) + 0.5);
    break;
case CMD_WR_FIL:
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * CMD_WR_FIL_PARA1) / CMD_WR_FIL_PARA2) + 0.5);
    break;
    .
    .
default:
    converted_command_data = cmd_data;
    break;
}

如果客户所说的“未优化”意味着重复，那么看起来您可以在表中列出大量的逻辑

假设您的命令类型是按顺序编号的，即

#define CMD_WR_ACC 0
#define CMD_WR_BIAS 1
#define CMD_WR_SUP 2
...

您可以这样定义表：

struct params {
    int convert;       // whether or not to convert
    double param1;
    double param2;
} params_table[] = {
    { 1, CMD_WR_ACC_PARA1, CMD_WR_ACC_PARA2 },
    { 1, CMD_WR_BIAS_PARA1, CMD_WR_BIAS_PARA2 },
    { 1, CMD_WR_SUP_PARA1, CMD_WR_SUP_PARA2 },
    ...
    { 0, 0, 0}
    ...
};

if (params_table[cmd_no].convert) {
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * 
         params_table[cmd_no].param1) / params_table[cmd_no].param2) + 0.5);
} else {
    converted_command_data = cmd_data;
}

然后，您的代码如下所示：

struct params {
    int convert;       // whether or not to convert
    double param1;
    double param2;
} params_table[] = {
    { 1, CMD_WR_ACC_PARA1, CMD_WR_ACC_PARA2 },
    { 1, CMD_WR_BIAS_PARA1, CMD_WR_BIAS_PARA2 },
    { 1, CMD_WR_SUP_PARA1, CMD_WR_SUP_PARA2 },
    ...
    { 0, 0, 0}
    ...
};

if (params_table[cmd_no].convert) {
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * 
         params_table[cmd_no].param1) / params_table[cmd_no].param2) + 0.5);
} else {
    converted_command_data = cmd_data;
}

如果命令的起始索引不是0，则需要从

cmd\u no

中减去最低的命令编号，才能将索引放入表中。

如果“未优化”意味着重复，则您可以将大量此逻辑放入表中

假设您的命令类型是按顺序编号的，即

#define CMD_WR_ACC 0
#define CMD_WR_BIAS 1
#define CMD_WR_SUP 2
...

您可以这样定义表：

struct params {
    int convert;       // whether or not to convert
    double param1;
    double param2;
} params_table[] = {
    { 1, CMD_WR_ACC_PARA1, CMD_WR_ACC_PARA2 },
    { 1, CMD_WR_BIAS_PARA1, CMD_WR_BIAS_PARA2 },
    { 1, CMD_WR_SUP_PARA1, CMD_WR_SUP_PARA2 },
    ...
    { 0, 0, 0}
    ...
};

if (params_table[cmd_no].convert) {
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * 
         params_table[cmd_no].param1) / params_table[cmd_no].param2) + 0.5);
} else {
    converted_command_data = cmd_data;
}

然后，您的代码如下所示：

struct params {
    int convert;       // whether or not to convert
    double param1;
    double param2;
} params_table[] = {
    { 1, CMD_WR_ACC_PARA1, CMD_WR_ACC_PARA2 },
    { 1, CMD_WR_BIAS_PARA1, CMD_WR_BIAS_PARA2 },
    { 1, CMD_WR_SUP_PARA1, CMD_WR_SUP_PARA2 },
    ...
    { 0, 0, 0}
    ...
};

if (params_table[cmd_no].convert) {
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * 
         params_table[cmd_no].param1) / params_table[cmd_no].param2) + 0.5);
} else {
    converted_command_data = cmd_data;
}

---

如果命令的起始索引不是0，则需要从

cmd\u no

中减去最低的命令编号，才能将索引放入表中。

将代码从开关重写为If/then/else不会有太大的改进。首先要尝试的是将优化选项设置为最高值进行编译。我想，让编译器为您优化它。这就是低垂的果实通常所在的地方

这有什么帮助？ 默认情况下，GCC平衡了代码速度优化与代码大小和调试容易性。默认情况下，gcc生成易于调试的代码，因为代码流与源代码更接近，并且存储了变量（速度较慢），但这使得使用gdb和断点进行调试更容易，因为变量在堆栈上很容易看到

当我们打开优化时，会进行更多的优化，包括只在处理器寄存器中存储一些局部变量（速度很快），以及通过重新排序代码来优化cpu执行管道中的代码流。缺点是当单步执行机器代码时更难遵循。编译也需要稍长的时间但这是值得的

要在优化标志设置为最高值的情况下进行编译，请尝试-O3，它会对代码大小和执行时间设置更多优化：

-O3

关于优化标志，这里有一个很好的讨论：

在使用优化标志集编译之后，请查看使用昂贵浮点运算的数学。你需要它们吗？双乘法和除法很昂贵，只是为了将它们转换成INT32？你确定需要这样做吗。你能把数学转换成只使用整数运算吗

---

您可以共享列出的常量的值吗？您可能能够将部分或全部数学转换为查找表。

将代码从一个开关重写为if/then/else不会有太大的改进。首先要尝试的是将优化选项设置为最高值进行编译。我想，让编译器为您优化它。这就是低垂的果实通常所在的地方

这有什么帮助？ 默认情况下，GCC平衡了代码速度优化与代码大小和调试容易性。默认情况下，gcc生成易于调试的代码，因为代码流与源代码更接近，并且存储了变量（速度较慢），但这使得使用gdb和断点进行调试更容易，因为变量在堆栈上很容易看到

当我们打开优化时，会进行更多的优化，包括只在处理器寄存器中存储一些局部变量（速度很快），以及通过重新排序代码来优化cpu执行管道中的代码流。缺点是当单步执行机器代码时更难遵循。编译也需要稍长的时间但这是值得的

要在优化标志设置为最高值的情况下进行编译，请尝试-O3，它会对代码大小和执行时间设置更多优化：

-O3

关于优化标志，这里有一个很好的讨论：

在使用优化标志集编译之后，请查看使用昂贵浮点运算的数学。你需要它们吗？双乘法和除法很昂贵，只是为了将它们转换成INT32？你确定需要这样做吗。你能把数学转换成只使用整数运算吗

您可以共享列出的常量的值吗？您可以将部分或全部数学转换为查找表

directif-else语句会优化代码吗

否，

if-else if

的列表与在机器代码级别上使用

开关

完全相同，因为

if-else if

的性质相同

if(integer == 1) 
{ ... }  
else if (integer == 2) 
{ ... }

其中1和2是任何类型的编译时整数常量。在这种情况下，它将产生100%的等效机器代码

switch(integer)
{
  case 1: ... break;
  case 2: ... break;
}

---

在这种情况下，是否有其他选项来优化代码

switch (cmd_no)
{
case CMD_WR_ACC:
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * CMD_WR_ACC_PARA1) / CMD_WR_ACC_PARA2) + 0.5);
    break;
case CMD_WR_BIAS:
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * CMD_WR_BIAS_PARA1) / CMD_WR_BIAS_PARA2) + 0.5);
    break;
case CMD_WR_SUP:
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * CMD_WR_SUP_PARA1) / CMD_WR_SUP_PARA2) + 0.5);
    break;
case CMD_WR_FIL:
    converted_command_data = (INT32)((((DOUBLE)cmd_data * CMD_WR_FIL_PARA1) / CMD_WR_FIL_PARA2) + 0.5);
    break;
    .
    .
default:
    converted_command_data = cmd_data;
    break;
}

有几件事：

• 如果开关使用的常数是相邻的，最好是从0到n，则可以用函数指针跳转表替换整个开关。现代编译器应该做到这一点，但较旧的编译器可能会遇到困难
• 虽然这里需要浮点运算，但这并不明显，因为您将结果强制转换为int。用整数运算替换浮点运算可能会大大提高性能，尤其是在缺少FPU的微控制器系统等上。如果浮点数的唯一目的是圆除法，则考虑