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关于人工智能:ARM-汇编高级部分内联汇编与C语言混合编程313-使用内联汇编优化C语言程序

jiezi

在本节中，咱们将学习如何应用 ARM 内联汇编来优化 C 语言程序，进步代码的执行效率。咱们将通过实例和案例代码来具体介绍如何利用内联汇编来优化 C 语言程序。

1. 为什么应用内联汇编优化 C 语言程序

尽管古代编译器在优化代码方面曾经十分弱小，但在某些特定状况下，应用内联汇编能够进一步提高代码的执行效率。这是因为编译器可能无奈齐全了解底层硬件的个性以及某些特定的优化办法。通过应用内联汇编，咱们能够间接编写底层的汇编代码，从而实现更准确的管制和更高的性能。

2. 示例：应用内联汇编优化数组求和

在 3.1.2 节中，咱们曾经介绍了如何应用 ARM 内联汇编计算整数数组的所有元素之和。当初，咱们将通过比照 C 语言版本的数组求和和应用内联汇编优化后的版本，来展现内联汇编如何进步代码的执行效率。

C 语言版本的数组求和：

#include <stdio.h>

int sum_array(int *array, int length) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < length; ++i) {sum += array[i];
    }
    return sum;
}

int main(void) {int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
    int sum = sum_array(array, length);
    printf("The sum of the array is: %d\n", sum);
    return 0;
}

应用内联汇编优化后的数组求和：

#include <stdio.h>

int sum_array(int *array, int length) {
    int sum = 0;

    asm (
        "MOV r1, #0\n"     // 初始化 r1（sum）为 0
        "MOV r2, #0\n"     // 初始化 r2（索引）为 0
    "loop:\n"             // 设置循环标签
        "LDR r0, [%[array], r2, LSL #2]\n"  // 读取数组元素到 r0
        "ADD r1, r1, r0\n"  // 将 r0（以后数组元素）累加到 r1（sum）"ADD r2, r2, #1\n"  // 减少索引（r2）"CMP r2, %[length]\n" // 比拟索引（r2）和数组长度（length）"BLT loop\n"       // 如果索引小于长度，跳回循环开始
        : [sum] "=r"(sum)
        : [array] "r"(array),
          [length] "r"(length)
        : "r0", "r1", "r2", "cc"
    );

    return sum;
}

int main(void) {int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
    int sum = sum_array(array, length);
    printf("The sum of the array is: %d\n", sum);
    return 0;
}

在这两个版本中，内联汇编优化后的数组求和能够更好地利用底层硬件的个性，例如缩小内存拜访次数和缩小循环次数等。通过应用内联汇编，咱们能够间接管制底层的汇编代码，从而实现更高的性能。

3. 注意事项

在应用内联汇编优化 C 语言程序时，须要留神以下几点：

  1. 不要随便应用内联汇编。在大多数状况下，古代编译器曾经足够优良，可能主动优化代码。只有在的确须要进一步优化并对底层硬件有足够理解的状况下，才倡议应用内联汇编。
  2. 在应用内联汇编时，须要确保不会毁坏 C 语言程序的正确性。例如，在内联汇编中，须要指定输出、输入操作数的束缚，并在 Clobber 列表中指定可能会被批改的寄存器，以防止意外笼罩其余变量的值。
  3. 在编写内联汇编代码时，务必确保代码的可读性。为了不便别人浏览和了解代码，能够在内联汇编代码中增加适当的正文，以解释代码的性能和原理。
  4. 留神代码的可移植性。内联汇编代码通常具备较低的可移植性，因为它间接依赖于底层硬件的个性。在编写内联汇编代码时，应思考是否有更通用的办法来实现雷同的性能。

小结

在本节中，咱们学习了如何应用 ARM 内联汇编来优化 C 语言程序。咱们通过比照 C 语言版本的数组求和和应用内联汇编优化后的版本，展现了内联汇编如何进步代码的执行效率。同时，咱们还探讨了在应用内联汇编时须要留神的事项。

通过本节的学习，你应该对如何应用内联汇编优化 C 语言程序有了一个根本的理解。在理论编程中，你能够依据具体需要和场景，灵活运用内联汇编来进步代码的执行效率。但同时，也须要留神内联汇编的应用并不总是实用的，且在应用时须要确保代码的正确性、可读性和可移植性。
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