C 带位运算的快速strlen
我找到了这个密码C 带位运算的快速strlen,c,bitwise-operators,strlen,C,Bitwise Operators,Strlen,我找到了这个密码 int strlen_my(const char *s) { int len = 0; for(;;) { unsigned x = *(unsigned*)s; if((x & 0xFF) == 0) return len; if((x & 0xFF00) == 0) return len + 1; if((x & 0xFF0000) == 0) return le
int strlen_my(const char *s)
{
int len = 0;
for(;;)
{
unsigned x = *(unsigned*)s;
if((x & 0xFF) == 0) return len;
if((x & 0xFF00) == 0) return len + 1;
if((x & 0xFF0000) == 0) return len + 2;
if((x & 0xFF000000) == 0) return len + 3;
s += 4, len += 4;
}
}
我很想知道它是如何工作的。有人能解释一下它是如何工作的吗？它检测在一台小端机器上是否有任何位被设置在一个特定的字节上。因为我们只检查一个字节（因为所有的半字节，0或0xF，都是双倍的），而它恰好是最后一个字节的位置（因为机器是小端的，因此数字的字节模式是相反的）我们可以立即知道哪个字节包含NUL。循环为每次迭代获取4个字节的字符数组。四个if语句用于确定字符串是否结束，使用带AND运算符的位掩码读取所选子字符串的第i个元素的状态 它用未定义的行为（未对齐的访问，超过数组末尾的访问概率为75%）换取一个非常可疑的加速（很可能甚至更慢）。并且不符合标准，因为它返回
intsize\u tunsigned无符号的'\0'未签名的
我的建议：优化的坏例子加上太多的不确定性/陷阱。它可能不会更快-只需对照标准版本进行配置即可：
size_t strlen(restrict const char *s)
{
size_t l = 0;
while ( *s++ )
l++;
return l;
}
可能有一种方法可以使用特殊的向量指令，但除非您能证明这是一个关键函数，否则您应该将其留给编译器—有些编译器可能会更好地展开/加速此类循环。按位AND with one将从另一个操作数检索位模式。意思是，10101&11111=10101
。如果按位AND的结果是0，那么我们知道另一个操作数是0。将单个字节与0xFF
（个）进行ANDing时，结果为0将指示空字节
代码本身在四字节分区中检查char数组的每个字节注意：此代码不可移植；在另一台计算机或编译器上，无符号int可能超过4个字节。最好使用uint32\u t
数据类型来确保32位无符号整数
首先要注意的是，在一个小的endian机器上，组成字符数组的字节将以相反的顺序读入一个无符号数据类型；也就是说，如果当前地址的四个字节是对应于abcd
的位模式，则无符号变量将包含对应于dcba
的位模式
第二个是，C中的十六进制数常量会产生一个整数大小的数字，指定的字节位于位模式的小端。这意味着，当使用4字节整数编译时，0xFF
实际上是0x000000FF
<代码>0xFF00
是0x0000FF00
。等等
所以程序基本上是在四个可能的位置寻找空字符。如果当前分区中没有空字符，它将前进到下一个四字节插槽
以char数组abcdef
为例。在C语言中，字符串常量的末尾总是有空终止符，因此在该字符串的末尾有一个0x00
字节
它的工作原理如下：
将“abcd”读入无符号整数x：
x: 0x64636261 [ASCII representations for "dcba"]
x: 0xBF006665 [ASCII representations for "fe"]
检查每个字节是否有空终止符：
0x64636261
& 0x000000FF
0x00000061 != 0,
0x64636261
& 0x0000FF00
0x00006200 != 0,
0xBF006665
& 0x000000FF
0x00000065 != 0,
0xBF006665
& 0x0000FF00
0x00006600 != 0,
0xBF006665
& 0x00FF0000
0x00000000 == 0 !!!
并检查其他两个位置；这个4字节分区中没有空终止符，因此请前进到下一个分区
将“ef”读入无符号整数x：
x: 0x64636261 [ASCII representations for "dcba"]
x: 0xBF006665 [ASCII representations for "fe"]
注意0xBF字节；这超过了字符串的长度，因此我们正在从运行时堆栈中读取垃圾。它可能是任何东西。在不允许未对齐访问的计算机上，如果字符串后的内存未对齐1字节，则会崩溃。如果字符串中只剩下一个字符，我们将额外读取两个字节，因此与char数组相邻的内存的对齐方式必须是2字节对齐
检查每个字节是否有空终止符：
0x64636261
& 0x000000FF
0x00000061 != 0,
0x64636261
& 0x0000FF00
0x00006200 != 0,
0xBF006665
& 0x000000FF
0x00000065 != 0,
0xBF006665
& 0x0000FF00
0x00006600 != 0,
0xBF006665
& 0x00FF0000
0x00000000 == 0 !!!
所以我们返回len+2
len
是4，因为我们将它一次递增4，所以我们返回6，这确实是字符串的长度。假定字符串的布局和可访问性类似于int
数组，尝试一次读取4个字节，代码“起作用”。代码依次读取第一个int，然后读取每个字节，测试它是否为空字符。理论上，使用int
的代码运行速度将快于4个单独的char
操作
但也存在一些问题：
校准是一个问题：例如，*（无符号*）s
可能存在seg故障
Endian是的一个问题，如果（（x&0xFF）==0）
可能无法获取地址s
s+=4
是一个问题，因为sizeof（int）
可能与4不同
数组类型可能超过int
范围，最好使用size\u t
试图纠正这些困难
#include <stddef.h>
#include <stdio.h>
static inline aligned_as_int(const char *s) {
max_align_t mat; // C11
uintptr_t i = (uintptr_t) s;
return i % sizeof mat == 0;
}
size_t strlen_my(const char *s) {
size_t len = 0;
// align
while (!aligned_as_int(s)) {
if (*s == 0) return len;
s++;
len++;
}
for (;;) {
unsigned x = *(unsigned*) s;
#if UINT_MAX >> CHAR_BIT == UCHAR_MAX
if(!(x & 0xFF) || !(x & 0xFF00)) break;
s += 2, len += 2;
#elif UINT_MAX >> CHAR_BIT*3 == UCHAR_MAX
if (!(x & 0xFF) || !(x & 0xFF00) || !(x & 0xFF0000) || !(x & 0xFF000000)) break;
s += 4, len += 4;
#elif UINT_MAX >> CHAR_BIT*7 == UCHAR_MAX
if ( !(x & 0xFF) || !(x & 0xFF00)
|| !(x & 0xFF0000) || !(x & 0xFF000000)
|| !(x & 0xFF00000000) || !(x & 0xFF0000000000)
|| !(x & 0xFF000000000000) || !(x & 0xFF00000000000000)) break;
s += 8, len += 8;
#else
#error TBD code
#endif
}
while (*s++) {
len++;
}
return len;
}
#包括
#包括
静态内联对齐作为int（常量字符*s）{
最大对齐矩阵；//C11
uintptr_t i=（uintptr_t）s；
返回i%sizeof mat==0；
}
尺寸标准尺寸（常量字符*s）{
尺寸长度=0；
//对齐
而（！对齐为int）{
如果（*s==0），则返回len；
s++；
len++；
}
对于（；；）{
无符号x=*（无符号*）s；
#如果UINT\u MAX>>字符位==UCHAR\u MAX
如果（！（x&0xFF）| |！（x&0xFF00））中断；
s+=2，len+=2；
#elif UINT\u MAX>>字符位*3==UCHAR\u MAX