代码改变世界

strlen源码,远没有想象中的那么简单、、、、

2012-04-12 12:19  Rollen Holt  阅读(1816)  评论(0编辑  收藏  举报
/***
*strlen - return the length of a null-terminated string
*
*Purpose:
*       Finds the length in bytes of the given string, not including
*       the final null character.
*
*Entry:
*       const char * str - string whose length is to be computed
*
*Exit:
*       length of the string "str", exclusive of the final null byte
*
*Exceptions:
*
*******************************************************************************/

size_t __cdecl strlen (
        const char * str
        )
{
        const char *eos = str;

        while( *eos++ ) ;

        return( eos - str - 1 );
}

  

01 size_t strlen(str)const char *str;
02 {
03   const char *char_ptr;
04   const unsigned long int *longword_ptr;
05   unsigned long int longword, himagic, lomagic;
06   
07   /* Handle the first few
08   characters by reading one character at a time. Do this until CHAR_PTR is
09   aligned on a longword boundary. */
10   for (char_ptr = str; ((unsigned long int)char_ptr &(sizeof(longword) - 1)) !=
11     0; ++char_ptr)
12     if (*char_ptr == '\0')
13       return char_ptr - str;
14       
15   /* All these elucidatory comments refer to 4-byte longwords, but the theory
16   applies equally well to 8-byte longwords. */
17   longword_ptr = (unsigned long int*)char_ptr;
18   
19   /* Bits 31, 24, 16, and 8 of  this  number are  zero. Call  these bits the "holes." 
20   Note that there is a hole just to the left of each
21   byte, with an extra at the end: bits: 01111110 11111110 11111110 11111111
22   bytes: AAAAAAAA BBBBBBBB CCCCCCCC DDDDDDDD The 1-bits make sure that
23   carries propagate to the next 0-bit. The 0-bits provide holes for carries
24   to fall into. */
25   himagic = 0x80808080L;
26   lomagic = 0x01010101L;
27   if (sizeof(longword) > 4)
28   {
29      /* 64-bit version of the magic. */ /* Do the shift in two steps to avoid a
30     warning if long has 32 bits.
31      */
32     himagic = ((himagic << 16) << 16) | himagic;
33     lomagic = ((lomagic << 16) << 16) | lomagic;
34   }
35   if (sizeof(longword) > 8)
36     abort();
37   /* Instead of the traditional loop which tests each character, we will test
38   a longword at a time. The tricky part is testing if *any of the four*
39   bytes in the longword in question are zero. */
40   for (;;)
41   {
42     longword =  *longword_ptr++;
43     if (((longword - lomagic) &~longword &himagic) != 0)
44     {
45       /* Which of the bytes was the zero? If none of them were, it was a
46       misfire; continue the search.
47        */
48       const char *cp = (const char*)(longword_ptr - 1);
49       if (cp[0] == 0)
50         return cp - str;
51       if (cp[1] == 0)
52         return cp - str + 1;
53       if (cp[2] == 0)
54         return cp - str + 2;
55       if (cp[3] == 0)
56         return cp - str + 3;
57       if (sizeof(longword) > 4)
58       {
59         if (cp[4] == 0)
60           return cp - str + 4;
61         if (cp[5] == 0)
62           return cp - str + 5;
63         if (cp[6] == 0)
64           return cp - str + 6;
65         if (cp[7] == 0)
66           return cp - str + 7;
67       }
68     }
69   }
70 }

  挨个判断字符是否为0,遇到0则退出,代码很简洁,也不算性能低。只是有点不足,在字长是4字节或者8字节 
的 计算机上,每次只读取一个字节,有些浪费计算机的能力,如果每次都读取4字节或者8字节,总的读取次数 
就大大减少,在读取4字节或者8字节的时候,如果地址不在边界上,机器就要分两次才能读取完成,这样性能 
将会降低,弱化优化效果,所以前几个字符必须单独处理,然后从字长 边界地址开始,每次读取4字节或者8字 
节。 

新的方式: 

* 开头的几字节单独处理 
* 中间部分4字节或者8字节处理 
* 最后几字节单独处理 

看上去很好,但是还有一个问题,4字节或者8字节读取的时候,如何保证有全0的字节存在,因为0是用来表示 
字符串的结尾的。判断连 续的几个字节中是否存在全0的字节,成了优化的关键。我们不能一个字节一个字节判 
断,因为优化的思想就是一次读取多个字节,减少 总的读取次数,单独判断每一个字节的话,就失去优化的效 
果了。 

怎么办呢,当然首先考虑位运算了。 

* 一个纯0的字节有什么特点? 很明显,每一位都是0,按位取反后每一位都是1。 
* 一个全0的字节还有什么特点? 这个字节减1,必然要从更高字节借1,借1后,该字节的最高位必然是1。 

似乎有些眉目了,以4字节整数n为例,我们只要把每个字节分别减去1,如果有纯0的字节存在,必然会有借位, 
借位之后会在字节最高 位留下一个1。只要判断每个字节的最高位是否存在1就可以了,然而,这里还有一个问 
题,就是这个4字节整数里,某些字节本来最高 位可能就含有1,所以必须排除掉这些字节。 

解决方案: 

* 将n的每一个字节分别减1,并取出最高位,得到x,如果存在借位,该字节最高位就是1 
* 将n的每一个字节按位取反并取出最高位,得到y,y中某字节最高位为1,表示它在n里是0 
* 将x和y按位与运算,若不等于0,说明n至少有1字节原本最高位不是1,后来变成1了,就是借位 

若n中存在全0字节,则 x&y 一定不为0,因为借位的那个字节最高位会被置为1 
若n中不存在全0字节,则不会产生借位,x&y 等于0。 
x&y ==  (n-0x01010101) & ~n & 0x80808080
参考http://www.cppblog.com/ant/archive/2007/10/12/32886.aspx