首先聊一聊

大家都知道進(jìn)行單片機(jī)編程和計(jì)算機(jī)編程有個(gè)最大的差別就是單片機(jī)的資源非常的有限，并且對于大部分低端單片機(jī)而言都沒有操作系統(tǒng)。除了一些嵌入式級的芯片用了Linux系統(tǒng)外，其他大部分操作都是比較簡單的RTOS，可能還有一些簡單的應(yīng)用或者芯片根本不用系統(tǒng)，直接是裸機(jī)程序。

不過，大部分單片機(jī)編程都與硬件密切的結(jié)合，這樣工程師能夠?qū)Ξ?dāng)前的項(xiàng)目對象有更多的把控能力和理解能力。但由于它的簡單，我們平時(shí)在工作中往往需要控制一個(gè)項(xiàng)目的成本，對于單片機(jī)的選型和資源的評估都是非常謹(jǐn)慎。同樣，隨著我們項(xiàng)目功能的不斷擴(kuò)展，也會(huì)讓系統(tǒng)程序逐步變得龐大，這時(shí)候資源的使用就更需要節(jié)約點(diǎn)用了。 所以，當(dāng)資源受限制（一般的單片機(jī)RAM也就Kb級別），比如說單片機(jī)RAM不夠了，即使你有再牛的算法可能也無法加入到項(xiàng)目中來，那么有些同志們會(huì)問，那換芯片不就可以了嗎？我只想說這位同志你想多了，對于不怎么熱賣產(chǎn)品或者不規(guī)范的公司可能還允許你試一試，可是一般的公司項(xiàng)目卡著走的，換了主控芯片，暫且不說軟件上的移植工作，換了芯片成本上必定增加，產(chǎn)品的測試都得重新規(guī)劃，老板領(lǐng)導(dǎo)可不愿意了。

那么，主控芯片換不了我們還有什么辦法呢？那我們應(yīng)該從原本的程序中擠出資源來使用了，下面我總結(jié)了幾種常見方法供大家參考（具體內(nèi)容可以網(wǎng)絡(luò)查找）。

共聯(lián)體-union

union-共聯(lián)體，是C語言常用得關(guān)鍵字。從字面上的意思就是共同聯(lián)合在一起的意思，union所有的成員共同維護(hù)一段能夠內(nèi)存空間，其內(nèi)存的大小取決于所有成員中占用空間最大的成員。

union結(jié)構(gòu)體由于是共用同一片內(nèi)存可以大大節(jié)省內(nèi)存空間，那一般什么情況下使用union?又或者union還有什么特點(diǎn)？

下面將用幾點(diǎn)為大家解答：

1）所有的union的成員及本身的地址是一樣的；

2）union的存儲(chǔ)模型受大小端的影響，我們可以通過下面的代碼進(jìn)行測試（如果輸出結(jié)果為1，表示小端模式，否則為大端模式）。

大小端小知識(shí)

大端模式（Big_endian）：一個(gè)數(shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址，低字節(jié)存儲(chǔ)在高地址。其指針指向的首地址位于低地址。 小端模式（Little_endian）：一個(gè)數(shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在高地址，低字節(jié)存儲(chǔ)在低地址。其指針指向的首地址位于高地址。 ?

3）union不同于結(jié)構(gòu)體struct，union對成員的改變可能會(huì)影響到其他成員變量，所以我們要形成一種互斥使用，比如說我們的順序執(zhí)行其實(shí)就是每個(gè)代碼都是互斥的，所以我們可以用union進(jìn)行函數(shù)處理緩存等（個(gè)人覺得也可以認(rèn)為是分時(shí)復(fù)用，并且是不會(huì)受內(nèi)存初值影響的處理）。

?

#include

typedef union _tag_test { ? char a; ? int? b; }uTest;

uTest test; unsigned char Checktype(void);

int main(void) { ??? printf("%x ",(unsigned int)&test.a); ??? printf("%x ",(unsigned int)&test.b); ??? printf("%x ",(unsigned int)&test); ??? printf("%d ",Checktype()); } unsigned char Checktype(void) { ???? uTest chk; ???? chk.b = 0x01; ???? if(chk.a == 0x01)return 1; ???? return 0; }

位域

位域可能對于初學(xué)者用得比較少，不過對于大部分參加工作的工程師應(yīng)該屢見不鮮了，確實(shí)它也是我們省內(nèi)存的神器。

因?yàn)樵谖覀兤綍r(shí)編程過程中，我們使用的變量與實(shí)際情況是息息相關(guān)的，就比如說開關(guān)的狀態(tài)，我們一般就是0或者是1分別表示打開和關(guān)閉，那么我們用一個(gè)bit就能表示，假如說我們用一個(gè)char來存儲(chǔ)就幾乎浪費(fèi)了7個(gè)bit，如果以后也有類似的的情況，那么大部分內(nèi)存都得不到有效的應(yīng)用。所以C語言的位域就是用來解決這個(gè)問題。

不過，我們需要注意如下幾點(diǎn)：

1）位域是在結(jié)構(gòu)體中實(shí)現(xiàn)的，其中位域規(guī)定的長度不能超過所定義類型，且一個(gè)位域只能定義在同一個(gè)存儲(chǔ)單元中。

2）無名位域的使用，可以看下面的代碼。

3）由于位域與數(shù)據(jù)類型有關(guān)系，那么他的內(nèi)存占用情況也與平臺(tái)的位數(shù)相關(guān)（相關(guān)內(nèi)容可網(wǎng)絡(luò)查找）。

#include //結(jié)果：編譯通過 //原因：常規(guī)形式（結(jié)構(gòu)體占用兩個(gè)字節(jié)） typedef struct _tag_test1 { ? char a:1; ? char b:1; ? char c:1; ? char d:6; }sTest1; //結(jié)果：編譯無法通過 //原因：d的位域長度10超過了char類型長度 /* typedef struct _tag_test2 { ? char a:1; ? char b:1; ? char c:1; ? char d:10; }sTest2; */ //結(jié)果：編譯可通過 //原因：下面使用無名位域，且占8個(gè)字節(jié) typedef struct _tag_test3 { ? int a:1; ? int b:1; ? int :0;//無名位域 ? int c:1; }sTest3;

int main(void) { ??? printf("%d ",sizeof(sTest1)); ??? printf("%d ",sizeof(sTest3)); ??? printf("歡迎關(guān)注公眾號(hào):最后一個(gè)bug "); }

結(jié)構(gòu)體對齊

結(jié)構(gòu)體對齊問題可能大部分人關(guān)注的不是很多，可能在通訊領(lǐng)域進(jìn)行內(nèi)存的copy時(shí)候接觸得比較多。結(jié)構(gòu)體對齊問題也是與平臺(tái)相關(guān)，CPU為了提高訪問內(nèi)存的效率，一次性可能讀取2個(gè)字節(jié)，4個(gè)字節(jié)，8個(gè)字節(jié)等，所以編譯器會(huì)自動(dòng)對結(jié)構(gòu)體內(nèi)存進(jìn)行對齊。

廢話不多說，代碼說明一切：

#include #pragma pack(1) //有字節(jié)對齊預(yù)編譯結(jié)果為：12，8 //無字節(jié)對齊預(yù)編譯結(jié)果為：6，6 typedef struct _tag_test1{ ??? char a; ??? int? b; ??? char c; ??? }STest1;

typedef struct _tag_test2{ ??? int? b; ??? char a; ??? char c; ??? }STest2;

int main(void) { ??? printf("%d ",sizeof(STest1)); ??? printf("%d ",sizeof(STest2)); ??? printf("歡迎關(guān)注公眾號(hào):最后一個(gè)bug "); }

算法優(yōu)化

其實(shí)，算法優(yōu)化主要是我們通過修改一些算法的實(shí)現(xiàn)一種效率與內(nèi)存使用的一個(gè)平衡。我們都知道，算法都存在著復(fù)雜度的問題，我們大部分高效率的算法都是通過使用內(nèi)存來換效率，也就是一種用空間換時(shí)間的概念。那么，當(dāng)我們內(nèi)存使用有限的時(shí)候，可以適當(dāng)?shù)挠脮r(shí)間來換空間的方法，騰出更多的空間來實(shí)現(xiàn)更多的功能。

同樣，我們在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以盡量使用局部變量來減少全局變量的使用！

編輯：黃飛