在strlen实现中了解代码

Question

我有两个问题关于glibc中string.h中strlen的实现。

1. 该实现使用带有“孔”的幻数。我无法理解这是如何工作的。有人可以帮我理解这个片段：

   size_t 
   strlen (const char *str) 
   { 
       const char *char_ptr; 
       const unsigned long int *longword_ptr; 
       unsigned long int longword, himagic, lomagic; 
   
       /* Handle the first few characters by reading one character at a time. 
        Do this until CHAR_PTR is aligned on a longword boundary. */ 
       for (char_ptr = str; ((unsigned long int) char_ptr 
         & (sizeof (longword) - 1)) != 0; 
        ++char_ptr) 
       if (*char_ptr == '\0') 
        return char_ptr - str; 
   
       /* All these elucidatory comments refer to 4-byte longwords, 
        but the theory applies equally well to 8-byte longwords. */ 
   
       longword_ptr = (unsigned long int *) char_ptr; 
   
       /* Bits 31, 24, 16, and 8 of this number are zero. Call these bits 
        the "holes." Note that there is a hole just to the left of 
        each byte, with an extra at the end: 
   
        bits: 01111110 11111110 11111110 11111111 
        bytes: AAAAAAAA BBBBBBBB CCCCCCCC DDDDDDDD 
   
        The 1-bits make sure that carries propagate to the next 0-bit. 
        The 0-bits provide holes for carries to fall into. */ 
   
       himagic = 0x80808080L; 
        lomagic = 0x01010101L; 
        if (sizeof (longword) > 4) 
        { 
         /* 64-bit version of the magic. */ 
         /* Do the shift in two steps to avoid a warning if long has 32 bits. */ 
         himagic = ((himagic << 16) << 16) | himagic; 
         lomagic = ((lomagic << 16) << 16) | lomagic; 
        } 
        if (sizeof (longword) > 8) 
        abort(); 
   
        /* Instead of the traditional loop which tests each character, 
         we will test a longword at a time. The tricky part is testing 
         if *any of the four* bytes in the longword in question are zero. */ 
        for (;;) 
        { 
         longword = *longword_ptr++; 
   
         if (((longword - lomagic) & ~longword & himagic) != 0) 
        { 
         /* Which of the bytes was the zero? If none of them were, it was 
          a misfire; continue the search. */ 
   
         const char *cp = (const char *) (longword_ptr - 1); 
   
         if (cp[0] == 0) 
         return cp - str; 
         if (cp[1] == 0) 
         return cp - str + 1; 
         if (cp[2] == 0) 
         return cp - str + 2; 
         if (cp[3] == 0) 
         return cp - str + 3; 
         if (sizeof (longword) > 4) 
         { 
          if (cp[4] == 0) 
         return cp - str + 4; 
          if (cp[5] == 0) 
         return cp - str + 5; 
          if (cp[6] == 0) 
         return cp - str + 6; 
       if (cp[7] == 0) 
        return cp - str + 7; 
   }}} 
   

   什么是幻数被用于？

2. 为什么不直接递增指针直到NULL字符并返回计数？这种方法更快吗？为什么这样？

Answer 1

这用于看4个字节（32位）或甚至8个（64位）在一气呵成，以检查是否其中之一是代替单独检查每个字节为零（字符串的结尾）， 。

下面是一个例子，检查空字节：

unsigned int v; // 32-bit word to check if any 8-bit byte in it is 0 
bool hasZeroByte = ~((((v & 0x7F7F7F7F) + 0x7F7F7F7F) | v) | 0x7F7F7F7F); 

对于一些更看到Bit Twiddling Hacks。

在此使用的一个（32位为例）：

还有另一个更快的方法 - 使用hasless（V，1），其被定义如下 ;它在4个操作中工作，并且不需要经过 验证。它简化到

#define haszero(v) (((v) - 0x01010101UL) & ~(v) & 0x80808080UL)

子表达式（V - 0x01010101UL），计算结果为高比特在 设置任何字节每当v中相应的字节比 0x80的大于零或。子表达式〜v & 0x80808080UL评估为高字节集合 ，其中v的字节没有设置其高位（因此 字节小于0x80）。最后，通过对这两个子表达式进行“与”运算，结果是由于在第一个子表达式中，由于 子表达式中的值大于0x80而设置的高位被v第二。

一次查看一个字节至少需要花费与查看完整整数值（寄存器宽度）相同的cpu周期。在这个算法中，检查完整整数是否包含零。如果不是，则使用很少的指令，并且可以将跳转设置为下一个完整整数。如果内部有一个零字节，则会进一步检查以确定它的确切位置。