高效清晰的嵌入式C程序示例

一路上

前言

作为嵌入式工程师，怎么写出效率高、思路清晰的C语言程序呢?

• 要用C语言的思维方式来进行程序的构架构建
• 要有良好的C语言算法基础，以此来实现程序的逻辑构架
• 灵活运用C语言的指针操作
  

虽然看起来以上的说法很抽象，给人如坠雾里的感觉，其实就是用C语言进行遇到问题、分析问题和解决问题的过程。

嵌入式工程师在编写C语言程序的时候，要针对遇到的问题进行程序构架构建。

比如我们要处理“猴子选大王”的经典问题：一群猴子，手拉手排成一个圆，从任意一只猴子开始从1开始报数，当遇到要排除的数(预先设定)时该猴子退出该圈，从下一只猴子开始继续从1报数，如此反复，最终剩下的猴子便是猴子的大王。

用C语言的思维方式进行程序构架构建

程序分为三大部分：

a、数据获取，为了程序的运行，上面的问题要获得猴子的总数，从那只猴子开始和剔除的个数；

b、数据运算，需要从一堆数据中剔除相应的数据，注意逻辑的正确；

c、提高程序的运行速率，少用循环多用指针。

用C语言进行逻辑实现

a、 数据获取，通过printf和scanf进行参数的获取。

1. /* 读入问题条件 */
   
2. printf("input total num:");
   
3. scanf("%d", &n);
   
4. printf("from which num begin:");
   
5. scanf("%d", &k);
   
6. if(k>n||k==0)
   
7. {
   
8. printf("please input the right begin num");
   
9. return 1;
   
10. }
    
11. printf("input the out num:");
    
12. scanf("%d", &m);
    
13. if(m>n||m==0)
    
14. {
    
15. printf("please input the right del num");
    
16. return 2;
    
17. }

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同时注意异常时的处理，比如上面两个if语句就是异常情况的判断，每种异常情况对应不同的返回值，这样便于程序过程的调试和数据的合法性。

b、 /* 定义链表节点类型 */

1. 
   
2. typedef struct node
   
3. {
   
4. int data;
   
5. struct node *next;
   
6. }linklist;

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构建循环链表进行“猴子”的圆圈建设。

1. /* 创建循环链表，头节点也存信息 */
   
2. head = (linklist*) malloc(sizeof(linklist));
   
3. p = head;
   
4. p->data = 1;
   
5. p->next = p;
   
6. /* 初始化循环链表 */
   
7. for (i = 2; i <= n; i++)
   
8. {
   
9. s = (linklist*) malloc(sizeof(linklist));
   
10. s->data = i;
    
11. s->next = p->next;
    
12. p->next = s;
    
13. p = p->next;
    
14. }

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通过该步骤后，head和p(present)都成了一个“猴子圈”的链表。在该链表的构建过程中需要注意以下几点：内存的开辟，此时遵守使用多少开辟多少的原则。

如果一下开辟过多，会引起内存泄露的问题，但是，这个小程序是不会遇到这种问题了。其次是熟悉循环链表的构建方法：链表的尾巴指向链表的头。这个时候有心的话还会联想到双向链表的情况。

c、 /* 找到第 k 个节点 */

1. p = head;
   
2. for (i = 1; i <= k; i++)
   
3. {
   
4. p = p->next;
   
5. }

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找到从第几个位置开始计数。此时，p指向开始的“猴子”。因为采用了链表方法，这个过程只需要关注p指针的next指向即可。

d、 保存初始的“猴子”圆圈参数。

1. /* 保存节点总数 */
   
2. 
   
3. total = n;
   
4. printf("\nthe out num:");
   
5. q = head;

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为什么要保留这个呢?首先要控制猴子数目，所以保留了全部的数目。其次用q(qurry)来保留剔除猴子前面的链表，并连接剔除猴子后的链表。这样，完成了循环链表的元素删除。

e、 猴子查数。

猴子查数是整个程序的关键，需要完成以下任务：a、找到开始的“猴子”数;b、删除该“猴子”;c、将删除掉的循环链表首尾连接起来。

1. /* 只剩一个节点时停止循环 */
   
2. while (total != 1)
   
3. {
   
4. /* 报数过程，p指向要删除的节点 */
   
5. for (i = 1; i < m; i++)
   
6. {
   
7. p = p->next;
   
8. }
   
9. /* 打印要删除的节点序号 */
   
10. printf("[%d] ", p->data);
    
11. /* q 指向 p 节点的前驱 */
    
12. while (q->next != p)
    
13. {
    
14. q = q->next;
    
15. }
    
16. /* 删除 p 节点 */
    
17. q->next = p->next;
    
18. /* 保存被删除节点指针 */
    
19. s = p;
    
20. /* p 指向被删除节点的后继 */
    
21. p = p->next;
    
22. /* 释放被删除的节点 */
    
23. free(s);
    
24. /* 节点个数减一 */
    
25. total--;
    
26. }
    
27. /* 打印最后剩下的节点序号 */
    
28. printf("\n\nthe last num:[%d] \n\n", p->data);
    
29. free(p);
    
30. }

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通过以上数据运算，可以完成相应链表元素的删除，这或许就是C语言程序的魅力所在。

使用C语言的指针

比如本程序的链表指针的定义，p，s，q。

1. linklist *head, *p, *s, *q;

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我们知道，指针操作不但可以减少数据操作需要的内存，还可以提高程序的运行速度。

指针的优势，或许在本程序中表现的不明显，在大量数据和对操作速度要求比较敏感的情况下会很明显，比如Linux内核中，就会有很好的体现。