嵌入式工程师怎么写出效率高的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?

要用C语言的思维方式来进行程序的构架构建

要有良好的C语言算法基础，以此来实现程序的逻辑构架

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，不但能设计出好的硬件电路，如果也能写出好的软件程序就会让我们的生活更加美好。

　　审核编辑：汤梓红