Optimización en C para procesamiento en tiempo real

En esta entrada exploraremos algunas estrategias comunes para optimizar código en C cuando se requiere procesamiento en tiempo real. Estas técnicas son aplicables en proyectos de audio digital, sistemas embebidos o control de señales.

⚙️ Gestión eficiente de memoria

El acceso a memoria puede ser un cuello de botella en sistemas embebidos. Siempre que sea posible, evita asignaciones dinámicas dentro de bucles o funciones críticas. Utiliza static o buffers globales para reducir la sobrecarga del malloc y free.

// Ejemplo: evitar malloc en bucle de tiempo real
#define BUFFER_SIZE 256

void processAudio(float *input, float *output) {
    static float buffer[BUFFER_SIZE]; // memoria persistente en stack
    for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++) {
        output[i] = buffer[i] = 0.8f * input[i]; // procesamiento simple
    }
}
    

🔁 Uso de buffers circulares

Los buffers circulares son útiles para almacenar flujos de datos continuos (por ejemplo, muestras de audio) sin necesidad de mover memoria constantemente.

// Ejemplo de buffer circular
#define SIZE 1024
float circularBuffer[SIZE];
int writeIndex = 0;

void addSample(float sample) {
    circularBuffer[writeIndex] = sample;
    writeIndex = (writeIndex + 1) % SIZE; // vuelve al inicio automáticamente
}
    

⚡ Inlining y macros

Las funciones pequeñas llamadas frecuentemente pueden declararse como inline para evitar la sobrecarga de llamada a función. Esto mejora la velocidad en bucles intensivos, aunque puede aumentar el tamaño del binario.

// Ejemplo de función inline
static inline float fastMultiply(float a, float b) {
    return a * b;
}

void process(float *in, float *out, int N) {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        out[i] = fastMultiply(in[i], 0.5f);
    }
}
    

🧠 Consideraciones finales

• Evita funciones costosas dentro del bucle principal (printf, malloc, etc.).
• Usa variables volatile solo cuando realmente se compartan entre interrupciones o hilos.
• Analiza el rendimiento con herramientas como gprof o perf.
• Compila con optimizaciones del compilador: -O2 o -O3.