嵌入式系统开发（二）——字母的大小写转换

　　在H文件中加入：

static inline ubase_t ToUpperCase(u8_t c) {
  if(!IsLowerCaseAlphabetChar(c))
    return c;
  return c - 32;
}

static inline ubase_t ToLowerCase(u8_t c) {
  if(!IsUpperCaseAlphabetChar(c))
    return c;
  return c + 32;
}

extern u8_t const __lowerCaseTbl[256];
static inline ubase_t ToLowerCaseFast(u8_t c) {
  return __lowerCaseTbl[c];
}

extern u8_t const __upperCaseTbl[256];
static inline ubase_t ToUpperCaseFast(u8_t c) {
  return __upperCaseTbl[c];
}

　　在C文件中加入：

u8_t const __lowerCaseTbl[256] = {
  0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 
  0x08, 0x09, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F, 
  0x10, 0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16, 0x17, 
  0x18, 0x19, 0x1A, 0x1B, 0x1C, 0x1D, 0x1E, 0x1F, 
  0x20, 0x21, 0x22, 0x23, 0x24, 0x25, 0x26, 0x27, 
  0x28, 0x29, 0x2A, 0x2B, 0x2C, 0x2D, 0x2E, 0x2F, 
  0x30, 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 
  0x38, 0x39, 0x3A, 0x3B, 0x3C, 0x3D, 0x3E, 0x3F, 
  0x40, 0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65, 0x66, 0x67, 
  0x68, 0x69, 0x6A, 0x6B, 0x6C, 0x6D, 0x6E, 0x6F, 
  0x70, 0x71, 0x72, 0x73, 0x74, 0x75, 0x76, 0x77, 
  0x78, 0x79, 0x7A, 0x5B, 0x5C, 0x5D, 0x5E, 0x5F, 
  0x60, 0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65, 0x66, 0x67, 
  0x68, 0x69, 0x6A, 0x6B, 0x6C, 0x6D, 0x6E, 0x6F, 
  0x70, 0x71, 0x72, 0x73, 0x74, 0x75, 0x76, 0x77, 
  0x78, 0x79, 0x7A, 0x7B, 0x7C, 0x7D, 0x7E, 0x7F, 
  0x80, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84, 0x85, 0x86, 0x87, 
  0x88, 0x89, 0x8A, 0x8B, 0x8C, 0x8D, 0x8E, 0x8F, 
  0x90, 0x91, 0x92, 0x93, 0x94, 0x95, 0x96, 0x97, 
  0x98, 0x99, 0x9A, 0x9B, 0x9C, 0x9D, 0x9E, 0x9F, 
  0xA0, 0xA1, 0xA2, 0xA3, 0xA4, 0xA5, 0xA6, 0xA7, 
  0xA8, 0xA9, 0xAA, 0xAB, 0xAC, 0xAD, 0xAE, 0xAF, 
  0xB0, 0xB1, 0xB2, 0xB3, 0xB4, 0xB5, 0xB6, 0xB7, 
  0xB8, 0xB9, 0xBA, 0xBB, 0xBC, 0xBD, 0xBE, 0xBF, 
  0xC0, 0xC1, 0xC2, 0xC3, 0xC4, 0xC5, 0xC6, 0xC7, 
  0xC8, 0xC9, 0xCA, 0xCB, 0xCC, 0xCD, 0xCE, 0xCF, 
  0xD0, 0xD1, 0xD2, 0xD3, 0xD4, 0xD5, 0xD6, 0xD7, 
  0xD8, 0xD9, 0xDA, 0xDB, 0xDC, 0xDD, 0xDE, 0xDF, 
  0xE0, 0xE1, 0xE2, 0xE3, 0xE4, 0xE5, 0xE6, 0xE7, 
  0xE8, 0xE9, 0xEA, 0xEB, 0xEC, 0xED, 0xEE, 0xEF, 
  0xF0, 0xF1, 0xF2, 0xF3, 0xF4, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 
  0xF8, 0xF9, 0xFA, 0xFB, 0xFC, 0xFD, 0xFE, 0xFF, 
};

u8_t const __upperCaseTbl[256] = {
  0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 
  0x08, 0x09, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F, 
  0x10, 0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16, 0x17, 
  0x18, 0x19, 0x1A, 0x1B, 0x1C, 0x1D, 0x1E, 0x1F, 
  0x20, 0x21, 0x22, 0x23, 0x24, 0x25, 0x26, 0x27, 
  0x28, 0x29, 0x2A, 0x2B, 0x2C, 0x2D, 0x2E, 0x2F, 
  0x30, 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 
  0x38, 0x39, 0x3A, 0x3B, 0x3C, 0x3D, 0x3E, 0x3F, 
  0x40, 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 
  0x48, 0x49, 0x4A, 0x4B, 0x4C, 0x4D, 0x4E, 0x4F, 
  0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0x54, 0x55, 0x56, 0x57, 
  0x58, 0x59, 0x5A, 0x5B, 0x5C, 0x5D, 0x5E, 0x5F, 
  0x60, 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 
  0x48, 0x49, 0x4A, 0x4B, 0x4C, 0x4D, 0x4E, 0x4F, 
  0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0x54, 0x55, 0x56, 0x57, 
  0x58, 0x59, 0x5A, 0x7B, 0x7C, 0x7D, 0x7E, 0x7F, 
  0x80, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84, 0x85, 0x86, 0x87, 
  0x88, 0x89, 0x8A, 0x8B, 0x8C, 0x8D, 0x8E, 0x8F, 
  0x90, 0x91, 0x92, 0x93, 0x94, 0x95, 0x96, 0x97, 
  0x98, 0x99, 0x9A, 0x9B, 0x9C, 0x9D, 0x9E, 0x9F, 
  0xA0, 0xA1, 0xA2, 0xA3, 0xA4, 0xA5, 0xA6, 0xA7, 
  0xA8, 0xA9, 0xAA, 0xAB, 0xAC, 0xAD, 0xAE, 0xAF, 
  0xB0, 0xB1, 0xB2, 0xB3, 0xB4, 0xB5, 0xB6, 0xB7, 
  0xB8, 0xB9, 0xBA, 0xBB, 0xBC, 0xBD, 0xBE, 0xBF, 
  0xC0, 0xC1, 0xC2, 0xC3, 0xC4, 0xC5, 0xC6, 0xC7, 
  0xC8, 0xC9, 0xCA, 0xCB, 0xCC, 0xCD, 0xCE, 0xCF, 
  0xD0, 0xD1, 0xD2, 0xD3, 0xD4, 0xD5, 0xD6, 0xD7, 
  0xD8, 0xD9, 0xDA, 0xDB, 0xDC, 0xDD, 0xDE, 0xDF, 
  0xE0, 0xE1, 0xE2, 0xE3, 0xE4, 0xE5, 0xE6, 0xE7, 
  0xE8, 0xE9, 0xEA, 0xEB, 0xEC, 0xED, 0xEE, 0xEF, 
  0xF0, 0xF1, 0xF2, 0xF3, 0xF4, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 
  0xF8, 0xF9, 0xFA, 0xFB, 0xFC, 0xFD, 0xFE, 0xFF, 
};

• static inline ubase_t ToUpperCase(u8_t c) ;

将给定字符转换为大写，如果字符不是字母则原样返回。

• static inline ubase_t ToLowerCase(u8_t c);

将给定字符转换为小写，如果字符不是字母则原样返回。

• static inline ubase_t ToLowerCaseFast(u8_t c) ;

将给定字符转换为小写，如果字符不是字母则原样返回。这是直接查表的快速版本！如果存储空间比较充裕，可以考虑这个。

• static inline ubase_t ToUpperCaseFast(u8_t c) ;

将给定字符转换为大写，如果字符不是字母则原样返回。这是直接查表的快速版本！如果存储空间比较充裕，可以考虑这个。

 

现在我来比较一下ToLowerCase和ToLowerCaseFast的区别：

ToLowerCase的汇编代码如下：

        SECTION `.text`:CODE:NOROOT(1)
        THUMB
wrapper:
        LDR.N    R1,__ascInfoTbl
        LDRB     R1,[R0, R1]
        AND      R1,R1,#0x6
        CMP      R1,#+2
        IT       EQ 
        ADDEQ    R0,R0,#+32
        BX       LR               ;; return

　　ToLowerCaseFast的汇编代码如下：

        SECTION `.text`:CODE:NOROOT(1)
        THUMB
wrapper:
        LDR.N    R1,__lowerCaseTbl
        LDRB     R0,[R0, R1]
        BX       LR               ;; return

　　那个高效，一看便知！

　　另外，要讲一个知识点。我这里的4个函数都返回ubase_t类型，而不是u8_t类型，为什么呢？

　　因为这样能避免勤劳的编译器替我加上“截断处理”。

　　什么是截断处理？指的是C语言中，把32位整数赋值给8位或16位整数，这种大范围整数赋值给小范围整数的操作。

　　编译器会根据硬件体系，加入一条或多条指令来完成这个转换。原因何在？因为ARM处理器总是用32位寄存器来传递函数参数和返回值，而C中的返回值和参数可以定义为8、16、32、64位宽度。比如：当返回值是8位整数时，就应该把函数内的32位运算寄存器内容进行截断，使之符合8位整数的取值范围。

　　试验：如果把ToLowerCase函数的返回值定义为u8_t类型。在ARMv7的Thumb-2编译器中，编译器给出的代码如下：

        SECTION `.text`:CODE:NOROOT(1)
        THUMB
wrapper:
        LDR.N    R1,__ascInfoTbl
        LDRB     R1,[R0, R1]
        AND      R1,R1,#0x6
        CMP      R1,#+2
        IT       EQ 
        ADDEQ    R0,R0,#+32
        UXTB     R0,R0
        BX       LR               ;; return

　　可以看到，比返回ubase_t类型的ToLowerCase函数多出一条指令：

        UXTB     R0,R0

　　这条指令就是为了把返回值截断成8位整数的。

　　当然，不同的处理器，有不同的截断实现方式。只不过Thumb-2有现成的指令可用，因此还是挺高效的。