如何确定一个字节是否在一个单词中为空

Question

我正在从 glibc 中读取“strlen”源代码，开发人员发现加速它的技巧是读取 n 个字节，其中 n 是长字的大小，而不是在每次迭代时读取 1 个字节。

我假设一个长字有 4 个字节。

棘手的部分是函数读取的每个 4 字节的“块”都可以包含一个空字节，因此在每次迭代时，函数必须检查块中是否有空字节。他们喜欢这样做

if (((longword - lomagic) & ~longword & himagic) != 0) { /* null byte found */ }

其中longword 是数据块，himagic 和lowmagic 是定义为的神奇值：

himagic = 0x80808080L;
lomagic = 0x01010101L;

这是对这些价值观的评论

/* 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.  */

这种查找空字节的技巧是如何工作的？

Answer 1

来自著名的"Bit Twiddling Hacks" page，作者 Sean Eron Anderson，描述了您所指的glibc 实现中当前使用的内容（安德森称算法为hasless(v, 1)）：

子表达式(v - 0x01010101UL)，计算结果为设置的高位 每当 v 中的相应字节为零或大于时的任何字节 0x80。子表达式 ~v & 0x80808080UL 计算为高位集 以字节为单位，其中 v 的字节没有设置其高位（因此 字节小于0x80)。最后，通过与这两个子表达式 结果是在 v 中的字节为零时设置的高位，因为 由于第一个值大于0x80 而设置的高位 子表达式被第二个屏蔽掉。

glibc 源中的注释似乎令人困惑，因为它不再适用于代码实际执行的操作 - 它描述的是 Anderson 之前描述的算法的实现描述了hasless(v, 1) 算法。