strlen 性能实现

Question

这是一个多用途问题：

• 这与glibc strlen实现相比如何？
• 有没有更好的方法来解决这个问题和自动矢量化。

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <limits.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>

/* Todo: Document */
#define WORD_ONES_LOW   ((size_t)-1 / UCHAR_MAX)
#define WORD_ONES_HIGH  (((size_t)-1 / UCHAR_MAX) << (CHAR_BIT - 1))

/*@doc
 * @desc: see if an arch word has a zero
 * #param: w - string aligned to word size
 */
static inline bool word_has_zero(const size_t *w)
{
    return ((*w - WORD_ONES_LOW) & ~*w & WORD_ONES_HIGH);
}

/*@doc
 * @desc: see POSIX strlen()
 * @param: s - string
 */
size_t strlen(const char *s)
{
    const char *z = s;

    /* Align to word size */
    for (; ((uintptr_t)s & (sizeof(size_t) - 1)) && *s != '\0'; s++);

    if (*s != '\0') {
        const size_t *w;

        for (w = (const size_t *)s; !word_has_zero(w); w++);
        for (s = (const char *)w; *s != '\0'; s++);
    }

    return (s - z);
}

Answer 1

嗯，这个实现基于与您链接的 glibc 实现几乎相同的技巧（ 确定一个字是否具有零字节）。 他们几乎做同样的事情，除了在 glibc 版本中一些循环被展开并且位掩码被明确地拼写出来。 您发布的代码中的ONES和HIGHS正是himagic = 0x80808080L和lomagic = 0x01010101L形成 glibc 版本。

我看到的唯一区别是 glibs 版本使用稍微不同的标准来检测零字节

if ((longword - lomagic) & himagic)

不做... & ~longword HASZERO(x)与HASZERO(x)宏相比，它与x做同样的事情，但还包括~(x)成员）。 显然 glibc 的作者认为这个较短的公式更有效。 然而，它可能导致误报。 所以他们在if下检查误报。

这确实是一个有趣的问题，哪个更有效：单阶段精确测试（您的代码）或两阶段测试，首先进行粗略的不精确检查，然后在必要时进行精确的第二次检查（glibc 代码）。

如果您想查看它们在实际性能方面的比较 - 在​​您的平台和数据上对它们进行计时。 没有别的办法。

Answer 2

另外，请注意，此实现可以在此处读取字符数组的末尾：

for (w = (const void *)s; !HASZERO(*w); w++);

因此依赖于未定义的行为。

Answer 3

为了回答你的第二个问题，我认为基于字节的原始strlen实现将导致编译器更好的自动向量化，如果它很聪明并且支持向量指令集扩展（例如 SSE）已经启用（例如使用-msse或适当的- -march ）。 不幸的是，即使编译器可以生成 32 位或 64 位伪矢量化代码，如问题中引用的 C 代码，如果它足够聪明，它也不会导致使用缺乏这些功能的基线 CPU 进行任何矢量化。 .