Question

虽然我在一般范围内欢迎这方面的答案，但我主要是要求avr-gcc使其不太广泛。

我已经查看了一些问题，尤其是this和this。他们主要关注语义差异，例如：不能使用static const代替常量表达式。然而，尽管一般都在谈论内存分配，但他们并没有谈论优化。

让我们看一个例子：

typedef struct {
    GPIO_TypeDef *port;
    uint8_t  pin;
} gpio_pin_t;

static inline void gpio_pin_set(gpio_pin_t gpio, bool set) {
    if(set) GPIO_SetBits  (gpio.port, 1 << gpio.pin);
    else    GPIO_ResetBits(gpio.port, 1 << gpio.pin);
}

//elsewhere including above definitions

static const gpio_pin_t gpio_pin = {GPIOE, 8};

void some_function(bool enable) {
    gpio_pin_set(gpio_pin, enable);
}

正如你所看到的，我使用结构，所以第三种既定方式（枚举）不是一个选项

我可以期待gcc优化内联函数中的gpio.port和gpio.pin访问吗？如果没有，为什么会这样，并且gcc在看到consts时会应用其他优化吗？

完全的一般性，使用static const变量代替定义，，尤其是超越简单的整数常量，我会失去什么优化？

Answer 1

这取决于编译器的实现。

如果您从未接受它的地址且未导出符号（对于C，默认情况下，因此您必须使用static），然后优化程序应启动并优化它。对于简单类型（int，float），您可以合理地期望它可以全面工作，但对于struct - 更好地检查编译器的作用。对于像我的GCC这样的简单结构优化它，消除结构并直接传递它的值，将常量加载到CPU寄存器。对于较大的结构，它可能决定它是不值得的。

您可以生成要检查的代码的汇编列表：

avr-gcc -O<opt> -S somefile.c

或

gcc -O<opt> -S somefile.c

不要忘记优化级别！

使用#define很糟糕，因为预处理器非常愚蠢 - 它只是在编译之前逐字替换代码。使用const购买可以更好地输入安全性。考虑这个例子：

#define BYTE_VALUE 257
static const uint8_t sc_value = 257; // at least will show warning
int my_byte = BYTE_VALUE; // no warning, but obviously it's a bug!

Answer 2

关于抽象：

为什么你在大量的抽象层中淹没了这么简单的东西？您可以放心地假设每个C程序员都知道

的含义

PORT |= (1<<pin);
PORT &= ~(1<<pin);

就C程序员而言，这和代码一样可读。通过将此代码隐藏在抽象层中，可以使代码对C程序员的可读性降低，尽管非程序员可能会更容易阅读。但是你希望前者阅读你的代码，而不是后者。

就效率而言，上述也是最快的。编译器很可能会将这些代码直接转换为单个位设置/位清除汇编程序指令。

所以我的建议是抛弃所有的抽象。您不希望将硬件隐藏在嵌入式C程序员之外。您需要隐藏的是特定的硬件实现，因此他们无需为每个新项目重新发明轮子。

一种这样的抽象是在编写与硬件无关的API层时。例如void led_set (bool lit);。此功能将点亮电路板上的LED。您将它放在抽象文件led.h中，该文件没有相应的.c文件。因为.c文件仅针对您的特定项目实现：在my_led.c中，您将拥有实际实现，直接访问GPIO寄存器，设置数据方向和数据。拉电阻调节器，处理信号极性等。

关于您的具体问题：

无法保证GCC会像您期望的那样内联该函数：inline关键字已经过时了，因为现在编译器在决定何时内联函数时比程序员更聪明。我会说很有可能，因为你在编译时启用了最大优化。找出答案的唯一方法就是尝试。

但是，编译器是否内联此函数并不是最重要的。您可能不会有这样极端的实时要求，函数调用开销会影响您的程序。我们在这里谈论几十纳秒：即使是电路板上的数字电子集成电路也不会对这些额外的CPU滴答作出足够快的响应以产生影响。

我每天都在使用基于MCU的实时嵌入式系统，甚至在这些系统中，你很少遇到像这样的极端代码优化很重要的情况。如果你这样做，你将使用DSP，而不是常规MCU，绝对不是AVR。

更重要的是，你的static const将常量的范围缩小到本地文件，因此没有其他人需要关注它，也不会使全局命名空间混乱。这是一个很好的编程实践，良好的编程实践在10次中有9次胜过手动代码优化。

优化#define与静态const（在avr-gcc中）

2 个答案: