如何寫出高效的嵌入式C語言程序

作為嵌入式工程師，怎么寫出效率高、思路清晰的C語言程序呢?

1、要用C語言的思維方式來進行程序的構架構建

2、要有良好的C語言算法基礎，以此來實現(xiàn)程序的邏輯構架

3、靈活運用C語言的指針操作

雖然看起來以上的說法很抽象，給人如墜霧里的感覺，其實就是用C語言進行遇到問題、分析問題和解決問題的過程。

嵌入式工程師在編寫C語言程序的時候，要針對遇到的問題進行程序構架構建。

比如我們要處理“猴子選大王”的經(jīng)典問題：一群猴子，手拉手排成一個圓，從任意一只猴子開始從1開始報數(shù)，當遇到要排除的數(shù)(預先設定)時該猴子退出該圈，從下一只猴子開始繼續(xù)從1報數(shù)，如此反復，最終剩下的猴子便是猴子的大王。

用C語言的思維方式進行程序構架構建

程序分為三大部分：

a、數(shù)據(jù)獲取，為了程序的運行，上面的問題要獲得猴子的總數(shù)，從那只猴子開始和剔除的個數(shù)；

b、數(shù)據(jù)運算，需要從一堆數(shù)據(jù)中剔除相應的數(shù)據(jù)，注意邏輯的正確；

c、提高程序的運行速率，少用循環(huán)多用指針。

用C語言進行邏輯實現(xiàn)

a、 數(shù)據(jù)獲取，通過printf和scanf進行參數(shù)的獲取。

?

/* 讀入問題條件 */
printf("input total num:");
scanf("%d", &n);
printf("from which num begin:");
scanf("%d", &k);
if(k>n||k==0)
{
printf("please input the right begin num");
return 1; 
}
printf("input the out num:");
scanf("%d", &m);
if(m>n||m==0)
{ 
printf("please input the right del num");
return 2; 
}

同時注意異常時的處理，比如上面兩個if語句就是異常情況的判斷，每種異常情況對應不同的返回值，這樣便于程序過程的調試和數(shù)據(jù)的合法性。

b、 /* 定義鏈表節(jié)點類型 */

?

typedef struct node
{
int data;
struct node *next;
}linklist;

?

構建循環(huán)鏈表進行“猴子”的圓圈建設。

?

/* 創(chuàng)建循環(huán)鏈表，頭節(jié)點也存信息 */
head = (linklist*) malloc(sizeof(linklist));
p = head;
p->data = 1;
p->next = p;
/* 初始化循環(huán)鏈表 */
for (i = 2; i <= n; i++)
{
s = (linklist*) malloc(sizeof(linklist));
s->data = i;
s->next = p->next;
p->next = s;
p = p->next;
}

?

通過該步驟后，head和p(present)都成了一個“猴子圈”的鏈表。在該鏈表的構建過程中需要注意一下幾點：內存的開辟，此時遵守使用多少開辟多少的原則。

如果一下開辟過多，會引起內存泄露的問題，但是，這個小程序是不會遇到這種問題了。其次是熟悉循環(huán)鏈表的構建方法：鏈表的尾巴指向鏈表的頭。這個時候有心的話還會聯(lián)想到雙向鏈表的情況。

c、 /* 找到第 k 個節(jié)點 */

?

p?=?head;
for (i = 1; i <= k; i++)
{
p = p->next;
}

?

找到從第幾個位置開始計數(shù)。此時，p指向開始的“猴子”。因為采用了鏈表方法，這個過程只需要關注p指針的next指向即可。

a、 保存初始的“猴子”圓圈參數(shù)。

?

/* 保存節(jié)點總數(shù) */


total = n;
printf("
the out num:");
q = head;

為什么要保留這個呢?首先要控制猴子數(shù)目，所以保留了全部的數(shù)目。其次用q(qurry)來保留剔除猴子前面的鏈表，并連接剔除猴子后的鏈表。這樣，完成了循環(huán)鏈表的元素刪除。

b、 猴子查數(shù)。

猴子查數(shù)是整個程序的關鍵，需要完成以下任務：a、找到開始的“猴子”數(shù);b、刪除該“猴子”;c、將刪除掉的循環(huán)鏈表首尾連接起來。

?

/* 只剩一個節(jié)點時停止循環(huán) */
while (total != 1)
{
/* 報數(shù)過程，p指向要刪除的節(jié)點 */
for (i = 1; i < m; i++)
{
p = p->next;
}
/* 打印要刪除的節(jié)點序號 */
printf("[%d] ", p->data);
/* q 指向 p 節(jié)點的前驅 */
while (q->next != p)
{
q = q->next;
}
/* 刪除 p 節(jié)點 */
q->next = p->next;
/* 保存被刪除節(jié)點指針 */
s = p;
/* p 指向被刪除節(jié)點的后繼 */
p = p->next;
/* 釋放被刪除的節(jié)點 */
free(s);
/* 節(jié)點個數(shù)減一 */
total--;
}
/* 打印最后剩下的節(jié)點序號 */
printf("

the last num:[%d] 

", p->data);
free(p);
}

?

通過以上數(shù)據(jù)運算，可以完成相應鏈表元素的刪除，這或許就是C語言程序的魅力所在。

使用C語言的指針

比如本程序的鏈表指針的定義，p，s，q。

?

linklist *head, *p, *s, *q;

我們知道，指針操作不但可以減少數(shù)據(jù)操作需要的內存，還可以提高程序的運行速度。

指針的優(yōu)勢，或許在本程序中表現(xiàn)的不明顯，在大量數(shù)據(jù)和對操作速度要求比較敏感的情況下會很明顯，比如Linux內核中，就會有很好的體現(xiàn)。

總之，對于嵌入式工程師，如果能設計出好的硬件電路，并且也能寫出好的軟件程序就會讓我們的技術實力和薪資水平不斷提升，讓我們的生活更加美好。