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讓C程序更高效的10種方法

代碼之美，不僅在於為一個給定問題找到解決方案，而且還在代碼的簡單性、有效性、緊湊性和效率（內存）。代碼設計比實際執行更難 。因此，每一個程序員當用C語言編程時，都應該記著這些東西。本文向你介紹規範你的C代碼的10種方法。

0. 避免不必要的函數調用

考慮下麵的2個函數：

1. void str_print( char *str ) 
2.   
3. { 
4.   
5.     int i; 
6.   
7.     for ( i = 0; i < strlen ( str ); i++ ) { 
8.   
9.         printf("%c",str[ i ] ); 
10.   
11.     } 
12.   
13. } 
14. void str_print1 ( char *str ) 
15.   
16. { 
17.   
18.     int len; 
19.   
20.     len = strlen ( str ); 
21.   
22.     for ( i = 0; i < len; i++ ) { 
23.   
24.         printf("%c",str[ i ] ); 
25.   
26.     } 
27.   
28. }
    

1. <​span class="Apple-style-span" 
2. style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px; white-space: normal;">
3. 請注意 這兩個函數的功能相似。然而，第一個函數調用strlen（）函數多次，而第二個函數隻調用函數strlen（）一次。因此第一個函數性能明顯比第二個好。
4. </span>
5. <span style="color: red;">
6. <strong>（更新：原作者應該是筆誤，把第一個函數寫成優於第二個，否則自相矛盾。）</strong>
7. </span> 

1、避免不必要的內存引用

這次我們再用2個例子來對比解釋：

1. int multiply ( int *num1 , int *num2 ) 
2.   
3. { 
4.   
5.     *num1 = *num2; 
6.   
7.     *num1 += *num2; 
8.   
9.     return *num1; 
10.   
11. } 
12. int multiply1 ( int *num1 , int *num2 ) 
13.   
14. { 
15.   
16.     *num1 = 2 * *num2; 
17.   
18.     return *num1; 
19.   
20. } 

1. <span class="Apple-style-span" 
2. style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px; white-space: normal;">
3. 同樣，這兩個函數具有類似的功能。所不同的是在第一個函數（ 1 for reading *num1 , 
4. 2 for reading *num2 and 2 for writing to *num1）有5個內存的引用，而在第二個函數是隻有2個內存引用（one for reading *num2 and one for writing to *num1）。
5. 現在你認為哪一個好些？
6. </span> 

2、節約內存（內存對齊和填充的概念）

1. struct { 
2.   
3.     char c; 
4.   
5.     int i; 
6.   
7.     short s; 
8.   
9. }str_1; 
10. struct { 
11.   
12.     char c; 
13.   
14.     short s; 
15.   
16.     int i; 
17.   
18. }str_2; 

假設一個字符需要1個字節，short占用2個字節和int需要4字節的內存。起初，我們會認為上麵定義的結構是相同的，因此占據相同數量的內存。然而，而str_1占用12個字節，第二個結構隻需要8個字節？這怎麼可能呢？

請注意，在第一個結構，3個不同的4個字節被分配到三種數據類型，而在第二個結構的前4個自己char和short可以被采用，int可以采納在第二個的4個字節邊界（一共8個字節）。

3、使用無符號整數，而不是整數的，如果你知道的值將永遠是否定的。

有些處理器可以處理無符號的整數比有符號整數的運算速度要快。（這也是很好的實踐，幫助self-documenting代碼）。

4、在一個邏輯條件語句中常數項永遠在左側。

1. int x = 4; 
2.   
3. if ( x = 1 ) { 
4.   
5.     x = x + 2; 
6.   
7.     printf("%d",x);          // Output is 3 
8.   
9. } 
10. int x = 4; 
11.   
12. if ( 1 = x ) { 
13.   
14.     x = x + 2; 
15.   
16.     printf("%d",x);   // Compilation error 
17.   
18. } 

使用“=”賦值運算符，替代“==”相等運算符，這是個常見的輸入錯誤。 常數項放在左側，將產生一個編譯時錯誤，讓你輕鬆捕獲你的錯誤。注：“=”是賦值運算符。 b = 1會設置變量b等於值1。 “==”相等運算符。如果左側等於右側，返回true，否則返回false。

5、在可能的情況下使用typedef替代macro。當然有時候你無法避免macro，但是typedef更好。

1. typedef int* INT_PTR; 
2.   
3. INT_PTR a , b; 
4.   
5. # define INT_PTR int*; 
6.   
7. INT_PTR a , b; 

在這個宏定義中，a是一個指向整數的指針，而b是隻有一個整數聲明。使用typedef a和b都是 整數的指針。

6、確保聲明和定義是靜態的，除非您希望從不同的文件中調用該函數。

在同一文件函數對其他函數可見，才稱之為靜態函數。它限製其他訪問內部函數，如果我們希望從外界隱藏該函數。現在我們並不需要為內部函數創建頭文件，其他看不到該函數。

靜態聲明一個函數的優點包括：

1. 兩個或兩個以上具有相同名稱的靜態函數，可用於在不同的文件。
2. 編譯消耗減少，因為沒有外部符號處理。

讓我們做更好的理解，下麵的例子：

1. /*first_file.c*/ 
2.   
3. static int foo ( int a ) 
4.   
5. { 
6.   
7. /*Whatever you want to in the function*/ 
8.   
9. } 
10.   
11. /*second_file.c*/ 
12.   
13. int foo ( int ) 
14.   
15. int main() 
16.   
17. { 
18.   
19.     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. 
20.   
21.     return 0; 
22.   
23. }
    

1. <strong style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px; white-space: normal;"> </strong>
   

1. <strong style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px; white-space: normal;">7、使用Memoization，以避免遞歸重複計算</strong> 

考慮Fibonacci（斐波那契）問題;

Fibonacci問題是可以通過簡單的遞歸方法來解決：

1. int fib ( n ) 
2.   
3. { 
4.   
5.     if ( n == 0 || n == 1 ) { 
6.   
7.         return 1; 
8.   
9.     } 
10.   
11.     else { 
12.   
13.         return fib( n - 2 ) + fib ( n - 1 ); 
14.   
15.     } 
16.   
17. }
    

1. <span class="Apple-style-span" 
2. style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px; white-space: normal;">
3. 注：在這裏，我們考慮Fibonacci 係列從1開始，因此，該係列看起來：1，1，2，3，5，8，...</span> 

1. <span class="Apple-style-span" 
2. style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px; white-space: normal;">
3. <a href="https://www.fortystones.com/wp-content/uploads/2011/08/fibonacci-recursion-tree.png">
4. <img class="aligncenter" title="fibonacci-recursion-tree" 
5. src="https://www.fortystones.com/wp-content/uploads/2011/08/fibonacci-recursion-tree-300x174.png" alt="" width="300" height="174" /></a> </span> 

注意：從遞歸樹，我們計算fib（3）函數2次，fib（2）函數3次。這是相同函數的重複計算。如果n非常大，fib

這個簡單的技術叫做Memoization，可以被用在遞歸，加強計算速度。

fibonacci 函數Memoization的代碼，應該是下麵的這個樣子：

1. int calc_fib ( int n ) 
2.   
3. { 
4.   
5.     int val[ n ] , i; 
6.   
7.     for ( i = 0; i <=n; i++ ) { 
8.   
9.         val[ i ] = -1;      // Value of the first n + 1 terms of the fibonacci terms set to -1 
10.   
11.     } 
12.   
13.     val[ 0 ] = 1;               // Value of fib ( 0 ) is set to 1 
14.   
15.     val[ 1 ] = 1;           // Value of fib ( 1 ) is set to 1 
16.   
17.     return fib( n , val ); 
18.   
19. } 
20.   
21. int fib( int n , int* value ) 
22.   
23. { 
24.   
25.     if ( value[ n ] != -1 ) { 
26.   
27.         return value[ n ];              // Using memoization 
28.   
29.     } 
30.   
31.     else { 
32.   
33.         value[ n ] = fib( n - 2 , value ) + fib ( n - 1 , value );          // Computing the fibonacci term 
34.   
35.     } 
36.   
37.     return value[ n ];                // Returning the value 
38.   
39. }
    

1. <span class="Apple-style-span" 
2. style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px; white-space: normal;">
3. 這裏calc_fib( n )函數被main()調用。</span> 

8、避免懸空指針和野指針

一個指針的指向對象已被刪除，那麼就成了懸空指針。野指針是那些未初始化的指針，需要注意的是野指針不指向任何特定的內存位置。

1. void dangling_example() 
2.   
3. { 
4.   
5.     int *dp = malloc ( sizeof ( int )); 
6.   
7.     /*........*/ 
8.   
9.     free( dp );             // dp is now a dangling pointer 
10.   
11.     dp = NULL;      // dp is no longer a dangling pointer 
12.   
13. } 
14.   
15. void wild_example() 
16.   
17. { 
18.   
19.     int *ptr;       // Uninitialized pointer 
20.   
21.     printf("%u"\n",ptr ); 
22.   
23.     printf("%d",*ptr ); 
24.   
25. }
    

1. <span class="Apple-style-span" 
2. style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px; white-space: normal;">
3. 當遭遇這些指針，程序通常是”怪異“的表現。</span> 

9、 永遠記住釋放你分配給程序的任何內存。上麵的例子就是如果釋放dp指針（我們使用malloc()函數調用）。

最後更新：2017-04-03 16:48:43

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