algorithm - 快速循环十进制数字进行打印(嵌入)

Question

在我的实时嵌入式处理器固件中，我需要格式化打印十进制数。标准 printf/sprintf 在工具链中不可用，所以我需要自己实现它。

我使用了除以十并取余的简单方法。但我的目标处理器本身不支持除法，并且软件实现需要很长时间(超过 200us)来计算。 我想知道是否有一种快速方法可以从不除法的数字中获取十进制数字？

char* os_prn_decimal(char* outBuf, const char* end, uint32 v)
{
    uint32 dgtIdx = 1000000000;

    do
    {
        uint8 dgt = (uint8)(v / dgtIdx);

        *outBuf = dgt + '0';
        ++outBuf;

       v = v % dgtIdx;
        dgtIdx /= 10;
    } while (outBuf < end && dgtIdx > 0);
    return outBuf;
}

Answer 1

您的解决方案直接以正确的顺序生成数字，但要付出变量除法 (v/dgtIdx)、变量模(其成本与除法相同或更大)的代价，然后除以 10。这是三个昂贵的操作。

首先从最低有效位生成数字，然后反转数字可能会更便宜。那么只需要除以 10 和模 10 运算。使用Divide by 10 using bit shifts?处的解决方案并修改它以与商相同的运算获得余数:

uint32_t div10_rem( uint32_t dividend, int* remainder )
{
    uint32_t quotient = (uint32_t)((0x1999999Aull * dividend) >> 32) ;
    *remainder = dividend - (quotient * 10) ;

    return quotient ;
}

那么转换为可显示的十进制字符串可能是:

char* int2dec( uint32_t val, char* buffer )
{
    char reverse_digits[10] = {0} ;
    uint32_t u = val ;
    size_t digit_count = 0 ;

    while( u > 0 )
    {
        int d = 0 ;
        u = div10_rem( u, &d ) ;
        reverse_digits[digit_count] = d + '0' ;
        digit_count++ ;
    }

    buffer[digit_count] = '\0' ;
    size_t i = 0 ;
    for( size_t i = 0; i < digit_count; i++ )
    {
        buffer[i] = reverse_digits[digit_count - i - 1] ;
    }

    return buffer ;
}

然后是一个示例用法:

    char buffer[11] ;
    printf( "%s", int2dec( val, buffer) ) ;

如果静态缓冲区合适，则可以避免数字反转:

#define MAX_DIGITS 10
const char* int2dec( uint32_t val )
{
    static char digits[MAX_DIGITS + 1] = {0} ;
    uint32_t u = val ;
    size_t digit_index = MAX_DIGITS - 1 ;

    while( u > 0 )
    {
        int d = 0 ;
        u = div10_rem( u, &d ) ;
        digits[digit_index] = d + '0' ;
        digit_index-- ;
    }

    return &digits[digit_index + 1] ;
}

那么，例如:

    printf( "%s", int2dec( val ) ) ;