如何写出高效的嵌入式C语言程序

作为嵌入式工程师，怎么写出效率高、思路清晰的C语言程序呢?

1、要用C语言的思维方式来进行程序的构架构建

2、要有良好的C语言算法基础，以此来实现程序的逻辑构架

3、灵活运用C语言的指针操作

虽然看起来以上的说法很抽象，给人如坠雾里的感觉，其实就是用C语言进行遇到问题、分析问题和解决问题的过程。

嵌入式工程师在编写C语言程序的时候，要针对遇到的问题进行程序构架构建。

比如我们要处理“猴子选大王”的经典问题：一群猴子，手拉手排成一个圆，从任意一只猴子开始从1开始报数，当遇到要排除的数(预先设定)时该猴子退出该圈，从下一只猴子开始继续从1报数，如此反复，最终剩下的猴子便是猴子的大王。

用C语言的思维方式进行程序构架构建

程序分为三大部分：

a、数据获取，为了程序的运行，上面的问题要获得猴子的总数，从那只猴子开始和剔除的个数；

b、数据运算，需要从一堆数据中剔除相应的数据，注意逻辑的正确；

c、提高程序的运行速率，少用循环多用指针。

用C语言进行逻辑实现

a、 数据获取，通过printf和scanf进行参数的获取。

 

/* 读入问题条件 */
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; 
}

同时注意异常时的处理，比如上面两个if语句就是异常情况的判断，每种异常情况对应不同的返回值，这样便于程序过程的调试和数据的合法性。

b、 /* 定义链表节点类型 */

 

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

 

构建循环链表进行“猴子”的圆圈建设。

 

/* 创建循环链表，头节点也存信息 */
head = (linklist*) malloc(sizeof(linklist));
p = head;
p->data = 1;
p->next = p;
/* 初始化循环链表 */
for (i = 2; i <= n; i++)
{
s = (linklist*) malloc(sizeof(linklist));
s->data = i;
s->next = p->next;
p->next = s;
p = p->next;
}

 

通过该步骤后，head和p(present)都成了一个“猴子圈”的链表。在该链表的构建过程中需要注意一下几点：内存的开辟，此时遵守使用多少开辟多少的原则。

如果一下开辟过多，会引起内存泄露的问题，但是，这个小程序是不会遇到这种问题了。其次是熟悉循环链表的构建方法：链表的尾巴指向链表的头。这个时候有心的话还会联想到双向链表的情况。

c、 /* 找到第 k 个节点 */

 

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

 

找到从第几个位置开始计数。此时，p指向开始的“猴子”。因为采用了链表方法，这个过程只需要关注p指针的next指向即可。

a、 保存初始的“猴子”圆圈参数。

 

/* 保存节点总数 */


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

为什么要保留这个呢?首先要控制猴子数目，所以保留了全部的数目。其次用q(qurry)来保留剔除猴子前面的链表，并连接剔除猴子后的链表。这样，完成了循环链表的元素删除。

b、 猴子查数。

猴子查数是整个程序的关键，需要完成以下任务：a、找到开始的“猴子”数;b、删除该“猴子”;c、将删除掉的循环链表首尾连接起来。

 

/* 只剩一个节点时停止循环 */
while (total != 1)
{
/* 报数过程，p指向要删除的节点 */
for (i = 1; i < m; i++)
{
p = p->next;
}
/* 打印要删除的节点序号 */
printf("[%d] ", p->data);
/* q 指向 p 节点的前驱 */
while (q->next != p)
{
q = q->next;
}
/* 删除 p 节点 */
q->next = p->next;
/* 保存被删除节点指针 */
s = p;
/* p 指向被删除节点的后继 */
p = p->next;
/* 释放被删除的节点 */
free(s);
/* 节点个数减一 */
total--;
}
/* 打印最后剩下的节点序号 */
printf("

the last num:[%d] 

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

 

通过以上数据运算，可以完成相应链表元素的删除，这或许就是C语言程序的魅力所在。

使用C语言的指针

比如本程序的链表指针的定义，p，s，q。

 

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

我们知道，指针操作不但可以减少数据操作需要的内存，还可以提高程序的运行速度。

指针的优势，或许在本程序中表现的不明显，在大量数据和对操作速度要求比较敏感的情况下会很明显，比如Linux内核中，就会有很好的体现。

总之，对于嵌入式工程师，如果能设计出好的硬件电路，并且也能写出好的软件程序就会让我们的技术实力和薪资水平不断提升，让我们的生活更加美好。

　　审核编辑：汤梓红