有人可以解释为什么这个功能是这样吗？

Question

我正在查看来自GNU C库glibc-2.18的函数，这是我为strncmp.c找到的代码。

看着它，我不明白为什么这样写。 这个循环展开了吗？ 为什么不使用5或10而不是4？ 他们为什么这样写而不是使用更简单的方法？

/* Compare no more than N characters of S1 and S2,
   returning less than, equal to or greater than zero
   if S1 is lexicographically less than, equal to or
   greater than S2.  */
int
STRNCMP (const char *s1, const char *s2, size_t n)
{
  unsigned char c1 = '\0';
  unsigned char c2 = '\0';

  if (n >= 4)
    {
      size_t n4 = n >> 2;
      do
    {
      c1 = (unsigned char) *s1++;
      c2 = (unsigned char) *s2++;
      if (c1 == '\0' || c1 != c2)
        return c1 - c2;
      c1 = (unsigned char) *s1++;
      c2 = (unsigned char) *s2++;
      if (c1 == '\0' || c1 != c2)
        return c1 - c2;
      c1 = (unsigned char) *s1++;
      c2 = (unsigned char) *s2++;
      if (c1 == '\0' || c1 != c2)
        return c1 - c2;
      c1 = (unsigned char) *s1++;
      c2 = (unsigned char) *s2++;
      if (c1 == '\0' || c1 != c2)
        return c1 - c2;
    } while (--n4 > 0);
      n &= 3;
    }

  while (n > 0)
    {
      c1 = (unsigned char) *s1++;
      c2 = (unsigned char) *s2++;
      if (c1 == '\0' || c1 != c2)
    return c1 - c2;
      n--;
    }

  return c1 - c2;
}

有人可以解释代码背后的逻辑吗？

谢谢。

Answer 1

是的，这是部分展开的循环。

4：

1）常规大小：在更多的分支（较小的数字）和较大的代码大小（较大的数字）之间总是要取舍。

2）特定大小（4，而不是5）：正如Joachim Isaksson指出的那样，如果选择5而不是4，则需要将循环更改为除数之前的>> ，他说在某些（例如嵌入式）CPU上，重大。 （通常，我们只考虑循环的成本，而不是循环的设置，但他可能是正确的，因为大多数字符串往往很小！）

请注意，如果您想将循环展开为任意数量 （不管是否有2的幂），那么您可以-无需进行除法并维持n4可以计算s1的结束指针并检查s1是否与之相对结束：

char* s1end = s1 + n;
do {...} while(s1 < s1end);

Answer 2

这样，分支（if语句）更少了，并且允许编译器针对管道优化。

Answer 3

是的，这是循环展开。

为什么选择4，而不选择5或10，而不是10。可能是因为这样做是为了缓存友好，并确保调用与内存页/行对齐。

问题可能是为什么不是8、16或32。可能是代码大小，也许是4时为一些较旧的处理器生成优化的汇编会更容易，或者实际代码太大而无法容纳典型的指令缓存。