嵌入式系统由于受功耗、成本和体积等因素的制约，嵌入式微处理器的处理能力与桌面系统处理器相比也存在较大差距，故嵌入式系统对程序运行的空间和时间要求更为苛刻。通常，需要对嵌入式应用程序进行性能优化CONTROL ENGINEERING China版权所有，以满足嵌入式应用的性能需求。

　　1 嵌入式程序优化的类型

　　嵌入式应用程序优化，指在不改变程序功能的情况下，通过修改原来程序的算法、结构，并利用软件开发工具对程序进行改进，使修改后的程序运行速度更高或代码尺寸更小。

　　按照优化的侧重点不同，程序优化可分为运行速度优化和代码尺寸优化。运行速度优化指在充分掌握软硬件特性的基础上，通过应用程序结构调整等手段来缩短完成指定任务所需的运行时间；代码尺寸优化则是指应用程序在能够正确实现所需功能的前提下，尽可能减小程序的代码量。实际应用中，两者往往是相互矛盾的，为了提高程序运行速度，就要以增加代码量为代价；而为了减小程序代码尺寸CONTROL ENGINEERING China版权所有，可能又要以降低程序运行速度为代价。因此，在对程序进行优化之前，应根据实际需要来制定具体的优化策略。随着计算机和微电子技术的不断发展，存储空间已不再是制约嵌入式系统的主要因素，因此本文主要讨论运行速度优化。

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　　嵌入式程序优化主要遵循以下3个原则。

　　①等效原则：优化前后程序实现的功能一致。

　　②有效原则：优化后要比优化前运行速度快或占用存储空间小，或二者兼有。

　　③经济原则：优化程序要付出较小的代价，取得较好的结果。

　　3 嵌入式程序优化的主要方面

　　嵌入式程序的优化分为3个方面：算法和数据结构优化、编译优化以及代码优化。

　　3.1 算法和数据结构优化

　　算法和数据结构是程序设计的核心所在，算法的好坏在很大程度上决定了程序的优劣。为了实现某种功能，通常可以采用多种算法，不同算法的复杂度和效率差别很大。选择一种高效的算法或对算法进行优化，可以使应用程序获得更高的优化性能。例如：在数据搜索时，二分查找法要比顺序查找法快。递归程序需要大量的过程调用，并在堆栈中保存所有返回过程的局部变量，时间效率和空间效率都非常低；若根据实际情况对递归程序采用迭代、堆栈等方法进行非递归转换，则可大幅度提高程序的性能。

　　数据结构在程序的设计中也占有重要的地位。例如：如果在一些无序的数据中多次进行插入、删除数据项操作，那么采用链表结构就会比较快。

　　算法和数据结构优化是首选的优化技术。

　　3．2 编译优化

　　现在，很多的编译器都具有一定的代码优化功能。在编译时，借用并行程序设计技术www.cechina.cn，进行相关性分析；获得源程序的语义信息，采用软件流水线、数据规划、循环重构等技术，自动进行一些与处理器体系无关的优化控制工程网版权所有，生成高质量的代码。许多编译器有不同级别的优化选项，可以选用一种合适的优化方式。通常情况下，如果选用了最高级别的优化方式，那么编译器将片面追求代码的优化，有时会导致错误。

　　另外，还有一些专用的编译器针对某些体系结构进行了优化设计，可以充分利用硬件资源来生成高质量的代码。例如：Microsoft eMbedded Visual C++版的Intel编译器完全针对Intel XScale体系，经过高度优化，能创建运行速度更快的代码。此编译器采用了多种优化技术，包括优化指令管道操作的调度技术、双重加载与存储Intel XScale技术功能支持以及过程间优化(将函数使用的变量存放到寄存器，以便快速访问)等。

　　在嵌入式软件开发过程中应选择一种优化能力强的编译器，充分利用其代码优化功能，生成高效的代码，提高程序的运行效率。

　　3．3 代码优化

　　代码优化，就是采用汇编语言或更精简的程序代码来代替原有的代码，使编译后的程序运行效率更高。编译器可以自动完成程序段和代码块范围内的优化CONTROL ENGINEERING China版权所有，但很难获取程序语义信息、算法流程和程序运行状态信息，因而需要编程员进行手工优化。以下是一些常用的优化技术和技巧。

　　(1)代码替换

　　使用周期短的指令代替周期的指令，以降低运算的强度。

　　①减少除法运算。用关系运算符两边乘除数避免除法操作，还有一些除法和取模的运算可以用位操作来代替。因为位操作指令只需一个指令周期，而"／"运算则需要调用子程序，代码长，执行慢。例如：

　　优化前if((a／b)>c)和a=a／4

　　优化后if(a>(b*c))和a=a>>2

　　②减少乘方运算。例如：

　　优化前a=pow(a，3．0)

　　优化后a=a*a*a

　　③使用白加、自减指令。例如：

　　优化前a=a+1、a=a-l

　　优化后a++、a--或inc、dec

　　④尽量使用小的数据类型。在所定义的变量满足使用要求的条件下，优先使用顺序为：字符型(char)>整型(im)>