如何在arm下進行高效的c程式設計？
1.對區域性變數、函式引數和返回值要使用signed和unsigned int型別。這樣可以避免型別轉換，而且可高效地使用arm的32位資料操作指令。
2.最高效的迴圈體形式是減計數到零（counts down to zero）的do-while迴圈。
3.展開重要的迴圈來減少迴圈的開銷。
4.不要依賴編譯器來優化掉重複的儲存器訪問。指標別名會阻止編譯器的這種優化。
5.盡可能把函式引數的個數限制在4個以內。如果函式引數都存放在暫存器內，那麼函式呼叫就會快得多。
6.按元素尺寸從小到大排列的方法來安排結構體，特別是在thumb模式下編譯。
7.不要使用位域，可以用掩碼和邏輯操作來替代。
8.避免除法，可以用倒數的乘法來替代。
9.避免邊界不對齊的資料。如果資料有可能邊界不對齊，那麼就要使用char *指標型別來訪問。
10.在c編譯器中使用內嵌彙編可以利用到c編譯器本來不支援的指令或優化。
一、 資料型別使用上的優化
1.區域性變數
乙個char型別的資料比int型別的資料占用更小的暫存器空間或者更小的arm堆疊空間。這兩種設想對於arm來說，都是錯誤的。所有的arm暫存器都是32位的，所有的堆疊入口至少是32位的。當我們執行i++，要利用當i=255後，i++=0這個條件時，可以把它定義為char型別。
2.函式引數
儘管寬和窄的函式呼叫規則各有其優點，但char或short型別的函式引數和返回值都會產生額外的開銷，導致效能的下降，並增加了**尺寸。所以，即使是傳輸乙個8位的資料，函式引數和返回值使用int型別也會更有效。
總結:1）對於存放在暫存器中的區域性變數，除了8位或16位的算術模運算外，盡量不要使用char和short型別，而要使用有符號或無符號int型別。除法運算時使用無符號數執行速度更快。
2）對於存放在主儲存器中的陣列和全域性變數，在滿足資料大小的前提下，應盡可能使用小尺寸的資料型別，這樣可以節省儲存空間。armv4體系結構可以有效地裝載和儲存所有寬度的資料，並可以使用遞增陣列指標來有效地訪問陣列。對於short型別陣列，要避免使用陣列基位址的偏移量，因為ldrh指令不支援偏移定址。
3）通過讀取陣列或全域性變數並賦給不同型別的區域性變數時，或者把區域性變數寫入不同型別的陣列或者全域性變數時，要進行顯式資料型別轉換。這種轉換使編譯器可以明確、快速地處理，把儲存器中資料寬度比較窄的資料型別擴充套件，並賦給暫存器中較寬的型別。
4）由於隱式或者顯式的資料型別轉換通常會有額外的指令週期開銷，所以在表示式中應盡量避免使用。load和store指令一般不會產生額外的轉換開銷，因為load和store指令是自動完成資料型別轉換的。
5）對於函式引數和返回值應盡量避免使用char和short型別。即使引數範圍比較小，也應該使用int型別，以防止編譯器做不必要的型別轉換。
二、c迴圈結構
在arm上，乙個迴圈其實只要2條指令就足夠了：
一條減法指令，進行迴圈減法計數，同時設定結果的條件標誌；
一條條件分支指令。
這裡的關鍵是，迴圈的終止條件應為減計數到零，而不是計數增加到某個特定的限制值。由於減計數結構已儲存在條件標誌裡，與零比較的指令就可以省略了。由於不用i作為陣列的下標索引，採用減計數就沒有任何問題了。
總而言之，無論對於有符號的迴圈計數值，都應使用i！=0作為迴圈的結束條件。對有符號數i，這比使用條件i>0少了一條指令。
總結：1） 使用減計數到零的迴圈結構，這樣編譯器就不需要分配乙個暫存器來儲存迴圈終止值，而且與0比較的指令也可以省略。
2） 使用無符號的迴圈計數值，迴圈繼續的條件為i!=0而不是i>0，這樣可以保證迴圈開銷只有兩條指令。
3） 如果事先知道迴圈體至少會執行一次，那麼使用do-while迴圈要比for迴圈要好，這樣可以使編譯器省去檢查迴圈計數值是否為零的步驟。
4） 展開重要的迴圈體可降低迴圈開銷，但不要過度展開，如果迴圈的開銷對整個程式來說佔的比例很小，那麼迴圈展開反而會增加**量並降低cache的效能。
5） 盡量使陣列的大小是4或8的倍數，這樣可以容易的以2，4，8次等多種選擇展開迴圈，而不需要擔心剩餘陣列元素的問題。
三、暫存器分配
高效的暫存器分配:應該盡量限制函式內部迴圈所用區域性變數的數目，最多不超過12個，這樣，編譯器就可以把這些變數都分配給arm暫存器。
四、函式呼叫
4暫存器規則:帶有4個或者更少引數的函式，要比多於4個引數的函式執行效率高得多。對帶有少於4個引數的函式來說，編譯器可以用暫存器傳遞所有的引數；而對於多於4個引數的函式，函式呼叫者和被呼叫者必須通過訪問堆疊來傳遞一些引數。
如果函式體積很小，只用到很少的暫存器，那麼還有一些其他的方法來減少函式呼叫的開銷。可以把呼叫函式和被呼叫函式放在同乙個c檔案中，這樣編譯器就知道了被呼叫函式生成的**，並以此對呼叫函式進行一些優化。
總結：1） 盡量限制函式的引數，不要超過4個，這樣函式呼叫的效率會更高。也可以將幾個相關的引數組織在乙個結構體中，用傳遞結構體指標來代替多個引數。
2） 把比較小的被呼叫函式和呼叫函式放在同乙個原始檔中，並且要先定義，後呼叫，編譯器就可以優化函式呼叫或者內聯較小的函式。
3） 對效能影響較大的重要函式可使用關鍵字_inline進行內聯。
五、指標別名
定義：當2個指標指向同乙個位址物件時，這2個指標被稱作該物件的別名（alias）。如果對其中乙個指標進行寫入，就會影響從另乙個指標的讀出。在乙個函式中，編譯器通常不知道哪乙個指標是別名，哪乙個不是；或哪乙個指標有別名，哪乙個沒有。
避免指標別名：
1） 不要依賴編譯器來消除包含儲存器訪問的公共子表示式，而應建立乙個新的區域性變數來儲存這個表示式的值，這樣可以保證只對這個表示式求一次值；
2） 避免使用區域性變數的位址，否則對這個變數的訪問效率會比較低。
六、結構體安排
獲得高效結構體的原則：
1） 把所有8位大小的元素安排在結構體的前面；
2） 以此安排16位、32位和64位的元素；
3） 把所有陣列和比較大的元素安排在結構體最後；
4） 對於一條指令，如果結構體太大而不能訪問所有的元素，那麼把元素組織到乙個子結構體中。編譯器可以維持單獨的子結構體的指標。
總結：結構體元素要按照元素的大小來排列，以最小的元素放在開始，最大的元素安排在最後；避免使用很大的結構體，可以用層次化的小結構體來代替；為了提高可移植性，人工對api的結構體增加填充位，這樣，結構體的安排將不會依賴與編譯器；在api的結構體中要謹慎使用列舉型別。乙個列舉型別的大小是編譯器相關的。
七、位域
注意事項：
1） 應避免使用位域，而使用#define或者enum來定義遮蔽位；
2） 使用整型邏輯運算and、or、「異或」操作和遮蔽對位域進行測試、取反和設定操作。這些操作編譯效率高，還可以同時對多個位域進行測試、取反和設定。
八、邊界不對齊資料和位元組排列方式（大/小端）
邊界不對齊資料和位元組排列方式這2個問題，可使記憶體訪問和移植問題複雜化。須考慮陣列指標是否邊界對齊，arm配置是大端（big-endian），還是小端（little-endian）的儲存器系統。
總結：1） 盡量避免使用邊界不對齊的資料；
2） 使用型別char *可指向任意位元組邊界的資料。通過讀位元組來訪問資料，使用邏輯操作來組合資料，這樣**就不會依賴於邊界是否對齊或者arm的位元組排列方式的配置；
3） 為了快速訪問邊界不對齊的結構體，可以根據指標邊界和處理器的位元組排序方式寫出不同的程式變體。
九、除法
arm硬體上不支援除法指令，當**中出現除法運算時，arm編譯器會呼叫c庫函式（有符號的除法呼叫_rt_sdiv，無符號的呼叫_rt_udiv），來實現除法操作。有許多不同型別的除法程式來適應不同的除數和被除數。
總結：1） 盡可能避免使用除法。對環形緩衝區的處理可以不用除法。
2） 如果不能避免除法運算，那麼盡可能考慮使用除法程式同時產生商n/d和餘數n%d的好處。
3） 對於重複對同一除數d的除法，預先計算好s=(2k-1)/d。可用乘以s的2k位乘法來代替除以d的k位無符號整數除法。
4）使用2的整數次冪作除數。當2的整數次冪做除數時，編譯器會自動將除法運算轉換成移位運算。所以在編寫程式演算法時，盡量使用2的整數次冪做除數。
5）求餘運算。可以將一些典型的求餘運算進行轉換，以避免在程式中使用除法運算。如：
uint counter1(uint count)
return (++count%60);
轉換成：
uint counter2(uint count)
if (++count >=60)
count=0;
return (count);
十、浮點運算
大多數arm處理器硬體上並不支援浮點運算。這樣在乙個對**敏感的嵌入式應用系統中，可節省空間和降低功耗。除了硬體向量浮點累加器vfp和arm7500fe上的浮點累加器fpa外，c編譯器必須在軟體上提供浮點支援。
十一、內聯函式和內嵌彙編
高效地呼叫函式，使用內聯函式可以完全去除函式呼叫的開銷，另外許多編譯器允許在c源程式中使用內嵌彙編。使用包含彙編的內嵌函式，可以使編譯器支援通常不能有效使用的arm指令和優化方法。
內聯函式和內嵌彙編最大的好處是，可以實現一些在c語言部分中通常難以完成的操作。使用內聯函式要比使用#define巨集定義更好，因為後者不檢查函式引數和返回值的型別。
基於ARM的高效C語言程式設計
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