硬件工程師的10個(gè)C語(yǔ)言技巧

　　硬件設(shè)計(jì)師最常見(jiàn)的工作內(nèi)容是通過(guò)寫(xiě)代碼來(lái)測(cè)試硬件。這10個(gè)C語(yǔ)言技巧(C語(yǔ)言仍然是常見(jiàn)的選擇)可以幫助設(shè)計(jì)師避免因基礎(chǔ)性錯(cuò)誤而導(dǎo)致某些缺陷的產(chǎn)生并造成維護(hù)方面的困擾。

　　為了成功的推出一個(gè)產(chǎn)品，軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程本身需要經(jīng)歷無(wú)數(shù)的實(shí)踐風(fēng)險(xiǎn)和障礙。任何工程師最不希望的事情就是因所使用語(yǔ)言或工具而帶來(lái)的挑戰(zhàn)。因此，這就需要硬件設(shè)計(jì)師編寫(xiě)代碼來(lái)測(cè)試硬件的工作狀況，在資源受限的情況下，還需要開(kāi)發(fā)硬件和嵌入式軟件。盡管工具和結(jié)構(gòu)化編程已經(jīng)有了很大進(jìn)展，但通常選擇的仍然是C語(yǔ)言，基礎(chǔ)性錯(cuò)誤的不斷發(fā)生，仍會(huì)導(dǎo)致某些缺陷的產(chǎn)生并造成維護(hù)方面的困擾。為竭力避免這些C編程陷阱，這里有10個(gè)C語(yǔ)言技巧供硬件工程師參考。

　　技巧#1:不要使用“GOTO”語(yǔ)句

　　二十幾年前，當(dāng)計(jì)算機(jī)編程尚處于起步階段時(shí)，程序流程是由“GOTO”語(yǔ)句來(lái)控制。該類語(yǔ)句允許程序員對(duì)當(dāng)前代碼行斷行，而直接進(jìn)入另一個(gè)不同的代碼段。列表1為簡(jiǎn)單的示例。

　　列表1 使用GOTO語(yǔ)句

　　編程語(yǔ)言終究開(kāi)始引入了函數(shù)的概念，即允許程序?qū)Υa進(jìn)行斷行。如果已經(jīng)完成，不再使用goto語(yǔ)句來(lái)表示代碼的斷行。函數(shù)調(diào)用后，函數(shù)將回到下一條指令。列表2為示例。這一做法改善了程序結(jié)構(gòu)，提高了可讀性。自此，這被視為編寫(xiě)程序的正確方法。只要看到或想到goto語(yǔ)句，就會(huì)讓軟件工程師退縮，產(chǎn)生本能的厭惡。其中一個(gè)主要的原因是，一個(gè)遍布goto語(yǔ)句的程序會(huì)讓讓人很難抓住重心，不便于對(duì)程序的理解和維護(hù)。

　　列表2 用函數(shù)控制流程

　　技巧#2:使用FOR(;;)或While(1)

　　如果goto語(yǔ)句已經(jīng)過(guò)時(shí)，那么對(duì)程序創(chuàng)建無(wú)限循環(huán)應(yīng)該如何去做呢，這是一些硬件工程師可能會(huì)疑惑的問(wèn)題。畢竟，之前都是通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)goto語(yǔ)句然后再返回到main語(yǔ)句。解決這一問(wèn)題就要利用C語(yǔ)言中已經(jīng)存在的循環(huán)語(yǔ)句for和while(列表3和4)。

　　列表3 使用一個(gè)無(wú)限的For循環(huán)

　　列表4 使用一個(gè)無(wú)限的While循環(huán)

　　列表中的循環(huán)條件相對(duì)比較簡(jiǎn)單。for循環(huán)無(wú)非是以無(wú)條件情況使用條件語(yǔ)句。而另一方面，while循環(huán)是語(yǔ)句為真即予執(zhí)行，這等同對(duì)任何條件的非零值。

　　技巧#3:使用合適的條件語(yǔ)句

　　除代碼的可讀性之外，程序的執(zhí)行時(shí)間還主要依賴于做決定時(shí)所選擇的條件結(jié)構(gòu)類型。許多硬件工程師都熟悉簡(jiǎn)單的if語(yǔ)句的使用。然而，有時(shí)工程師可能沒(méi)有意識(shí)到，如果第一個(gè)條件不正確，還可以使用else或else if語(yǔ)句。這可以節(jié)省處理器時(shí)間，而不必評(píng)估另一個(gè)條件語(yǔ)句。在列表5所示的前半部分代碼中，如果Var值為1，則代碼仍會(huì)查看Var是否為0。而在用了else語(yǔ)句的后半部分代碼中，只評(píng)估第一個(gè)語(yǔ)句，之后就繼續(xù)走下面的代碼，這樣就節(jié)省了時(shí)鐘周期，使代碼更加清晰。

　　列表5 用If/Else替代只用If

　　If/else if/else語(yǔ)句可能并不永遠(yuǎn)適用。如果需要檢查若干個(gè)可能的條件，switch語(yǔ)句可能更合適。這樣，處理器可以評(píng)估語(yǔ)句，然后從一個(gè)答案列表中選擇下一步動(dòng)作，而不用連續(xù)地評(píng)估一堆條件。列表6顯示的例子與列表5示例的類型相同。

　　列表6 使用Switch語(yǔ)句

　　以上示例的寓意是，讓條件語(yǔ)句的選擇更開(kāi)放，以選擇出最適合的語(yǔ)句。這種做法使程序結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，便于理解程序流程，縮短處理器的額外時(shí)鐘周期。

　　技巧#4:避免使用匯編語(yǔ)言

　　微處理器的自然語(yǔ)言為匯編語(yǔ)言指令。為低級(jí)別機(jī)器語(yǔ)言編程可能會(huì)為處理器提供更高效的代碼。然而，人類并不是天生就會(huì)這種語(yǔ)言，并且經(jīng)驗(yàn)表明，編寫(xiě)匯編語(yǔ)言會(huì)造成誤解。誤解會(huì)導(dǎo)致維護(hù)不當(dāng)，更甚者，可能會(huì)使系統(tǒng)到處是bug.一般建議避免使用匯編語(yǔ)言。實(shí)際上，現(xiàn)在大多數(shù)編譯器都能編譯出非常高效的代碼。采用C語(yǔ)言或C++語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，能獲得更有序的結(jié)構(gòu)，便于理解和維護(hù)，使代碼的整體效果更好。列表7給出了一個(gè)示例，比較了使一個(gè)32位變量遞增所使用的匯編代碼和C語(yǔ)言代碼。

　　列表7 用匯編和C語(yǔ)言完成一個(gè)變量的遞增

　　匯編

　　C代碼