KEIL编译环境优化等级说明详解

option -》 c/c++ -》 language/code genderation -》 optimization选项下的优化等级

优化级别说明（仅供参考）：

则其中的 Code Optimization 栏就是用来设置C51的优化级别。共有9个优化级别（书上这么写的），高优化级别中包含了前面所有的优化级别。现将各个级别说明如下：

0级优化：

1、常数折叠：只要有可能，编译器就执行将表达式化为常数数字的计算，其中包括运行地址的计算。

2、简单访问优化：对8051系统的内部数据和位地址进行访问优化。

3、跳转优化：编译器总是将跳转延至最终目标上，因此跳转到跳转之间的命令被删除。

1级优化：

1、死码消除：无用的代码段被消除。

2、跳转否决：根据一个测试回溯，条件跳转被仔细检查，以决定是否能够简化或删除。

2级优化：

1、数据覆盖：适于静态覆盖的数据和位段被鉴别并标记出来。连接定位器BL51通过对全局数据流的分析，选择可静态覆盖的段。

3级优化：

1、“窥孔”优化：将冗余的MOV命令去掉，包括不必要的从存储器装入对象及装入常数的操作。另外如果能节省存储空间或者程序执行时间，复杂操作将由简单操作所代替。

4级优化：

1、寄存器变量：使自动变量和函数参数尽可能位于工作寄存器中，只要有可能，将不为这些变量保留数据存储器空间。

2、扩展访问优化：来自IDATA、XDATA、PDATA和CODE区域的变量直接包含在操作之中，因此大多数时候没有必要将其装入中间寄存器。

3、局部公共子式消除：如果表达式中有一个重复执行的计算，第一次计算的结果被保存，只要有可能，将被用作后续的计算，因此可从代码中消除繁杂的计算。

4、CASE/SWITCH语句优化：将CASE/SWITCH语句作为跳转表或跳转串优化。

5级优化：

1、全局公共子式消除：只要有可能，函数内部相同的子表达式只计算一次。中间结果存入一个寄存器以代替新的计算。

2、简单循环优化：以常量占据一段内存的循环再运行时被优化。

6级优化：

1、回路循环：如果程序代码能更快更有效地执行，程序回路将进行循环。

7级优化：

1、扩展入口优化：在适合时对寄存器变量使用DPTR数据指针，指针和数组访问被优化以减小程序代码和提高执行速度。

8级优化：

1、公共尾部合并：对同一个函数有多处调用时，一些设置代码可被重复使用，从而减小程序代码长度。

9级优化：

1、公共子程序块：检测重复使用的指令序列，并将它们转换为子程序。C51甚至会重新安排代码以获得更多的重复使用指令序列。

当然，优化级别并非越高越好，应该根据具体要求适当选择。

Keil C51总线外设操作问题的深入分析

阅读了《单片机与嵌入式系统应用》2005年第10期杂志《经验交流》栏目的一篇文章《Keil C51对同一端口的连续读取方法》（原文）后，笔者认为该文并未就此问题进行深入准确的分析 文章中提到的两种解决方法并不直接和简单。笔者认为这并非是Keil C51中不能处理对一个端口进行连续读写的问题，而是对Kei1 C51的使用不够熟悉和设计不够细致的问题，因此特撰写本文。

本文中对原文提到的问题，提出了三种不同于原文的解决方法。每种方法都比原文中提到的方法更直接和简单，设计也更规范。

1 问题回顾和分析

原文中提到：在实际工作中遇到对同一端口反复连续读取，Keil C51编译并未达到预期的结果。原文作者对C编译出来的汇编程序进行分析发现，对同一端口的第二次读取语句并未被编译。但可惜原文作者并未分析没有被编译的原因，而是匆忙地采用一些不太规范的方法试验出了两种解决办法。

对此问题，翻阅Keil C51的手册很容易发现：KeilC51的编译器有一个优化设置，不同的优化设置，会产生不同的编译结果。一般情况缺省编译优化设置被设定为8级优化，实际最高可设定为9级优化：

1. Dead code elimination。

2.Data overlaying。

3.Peephole optimization。

4.Register variables。

5.Common subexpression elimination。

6.Loop rotation。

7.Extended Index Access Optimizing。

8.Reuse Common Entry Code。

9.Common Block Subroutines。

而以上的问题，正是由于Keil C51编译优化产生的。因为在原文程序中将外设地址直接按如下定义：

unsigned char xdata MAX197 _at_ 0x8000

采用_at_将变量MAX197定义到外部扩展RAM 指定地址0x8000。因此，Keil C51优化编译理所当然认为重复读第二次是没有用的，直接用第一次读取的结果就可以了，因此编译器跳过了第二条读取语句。至此，问题就一目了然了。

2 解决方法

由以上分析很容易就能提出很好的解决办法。

2．1 最简单最直接的办法

程序一点都不用修改，将Keil C51的编译优化选择设置为0（不优化）就可以了。选择project窗口的Target，然后打开“Options for Target”设置对话框，选择“C51”选项卡，将“Code Optimiztaion”中的“Level”选择为“0:Costant folding”。再次编译后，大家会发现编译结果为：

CLR MAXHBEN

MOV DPTR，#MAX197

MOVX A，@DPTR

MOV R7，A

MOV down8，R7

SETB MAXHBEN

MOV DPTR，#MAX197

MOVX A，@DPTR

MOV R7，A

MOV up4，R7

两次读取操作都被编译出来了。

2．2 最好的方法

告诉Keil C51，这个地址不是一般的扩展RAM，而是连接的设备，具有“挥发”特性，每次读取都是有意义的。可以修改变量定义，增加“volatile”关键字说明其特征：

unsigned char volatile xdata MAX197 _at_ 0x8000；

也可以在程序中包含系统头文件；“#include”，然后在程序中修改变量，定义为直接地址：

#define MAX197 XBYTE

这样，Keil C51的设置仍然可以保留高级优化，且编译结果中，同样两次读取并不会被优化跳过。

附表：Keil C51中的优化级别及优化作用 级别 说明

0 常数合并：编译器预先计算结果，尽可能用常数代替表达式。包括运行地址计算。

优化简单访问：编译器优化访问8051系统的内部数据和位地址。

跳转优化：编译器总是扩展跳转到最终目标，多级跳转指令被删除。

1 死代码删除：没用的代码段被删除。

拒绝跳转：严密的检查条件跳转，以确定是否可以倒置测试逻辑来改进或删除。

2 数据覆盖：适合静态覆盖的数据和位段被确定，并内部标识。BL51连接/定位器可以通过全局数据流分析，选择可被覆盖的段。

3 窥孔优化：清除多余的MOV指令。这包括不必要的从存储区加载和常数加载操作。当存储空间或执行时间可节省时，用简单操作代替复杂操作。

4 寄存器变量：如有可能，自动变量和函数参数分配到寄存器上。为这些变量保留的存储区就省略了。

优化扩展访问：IDATA、XDATA、PDATA和CODE的变量直接包含在操作中。在多数时间没必要使用中间寄存器。

局部公共子表达式删除：如果用一个表达式重复进行相同的计算，则保存第一次计算结果，后面有可能就用这结果。多余的计算就被删除。

Case/Switch优化：包含SWITCH和CASE的代码优化为跳转表或跳转队列。

5 全局公共子表达式删除：一个函数内相同的子表达式有可能就只计算一次。中间结果保存在寄存器中，在一个新的计算中使用。

简单循环优化：用一个常数填充存储区的循环程序被修改和优化。

6 循环优化：如果结果程序代码更快和有效则程序对循环进行优化。

7 扩展索引访问优化：适当时对寄存器变量用DPTR。对指针和数组访问进行执行速度和代码大小优化。

8 公共尾部合并：当一个函数有多个调用，一些设置代码可以复用，因此减少程序大小。

9 公共块子程序：检测循环指令序列，并转换成子程序。Cx51甚至重排代码以得到更大的循环序列。