从字符串中获取IPv4地址的最快方法
我有以下代码，比inet_addr快约7倍。 我想知道是否有办法改进这个以使其更快或者如果存在更快的替代方案。
这段代码要求提供一个有效的空终止IPv4地址，没有空格，在我的情况下总是这样，所以我针对这种情况进行了优化。 通常你会有更多的错误检查，但如果有办法使更快或更快的替代存在，我会非常感激。
UINT32 GetIP(const char *p) { UINT32 dwIP=0,dwIP_Part=0; while(true) { if(p[0] == 0) { dwIP = (dwIP << 8) | dwIP_Part; break; } if(p[0]=='.') { dwIP = (dwIP << 8) | dwIP_Part; dwIP_Part = 0; p++; } dwIP_Part = (dwIP_Part*10)+(p[0]-'0'); p++; } return dwIP; } 由于我们正在谈论最大化IP地址解析的吞吐量，我建议使用矢量化解决方案。
这是x86特定的快速解决方案（需要SSE4.1，或者至少需要SSSE3）：
__m128i shuffleTable[65536]; //can be reduced 256x times, see @IwillnotexistIdonotexist UINT32 MyGetIP(const char *str) { __m128i input = _mm_lddqu_si128((const __m128i*)str); //"192.167.1.3" input = _mm_sub_epi8(input, _mm_set1_epi8('0')); //1 9 2 254 1 6 7 254 1 254 3 208 245 0 8 40 __m128i cmp = input; //...X...XXXX... (signs) UINT32 mask = _mm_movemask_epi8(cmp); //6792 - magic index __m128i shuf = shuffleTable[mask]; //10 -1 -1 -1 8 -1 -1 -1 6 5 4 -1 2 1 0 -1 __m128i arr = _mm_shuffle_epi8(input, shuf); //3 0 0 0 | 1 0 0 0 | 7 6 1 0 | 2 9 1 0 __m128i coeffs = _mm_set_epi8(0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1); __m128i prod = _mm_maddubs_epi16(coeffs, arr); //3 0 | 1 0 | 67 100 | 92 100 prod = _mm_hadd_epi16(prod, prod); //3 | 1 | 167 | 192 | ? | ? | ? | ? __m128i imm = _mm_set_epi8(-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 6, 4, 2, 0); prod = _mm_shuffle_epi8(prod, imm); //3 1 167 192 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 return _mm_extract_epi32(prod, 0); // return (UINT32(_mm_extract_epi16(prod, 1)) << 16) + UINT32(_mm_extract_epi16(prod, 0)); //no SSE 4.1 }
这是shuffleTable所需的预先计算：
void MyInit() { memset(shuffleTable, -1, sizeof(shuffleTable)); int len[4]; for (len[0] = 1; len[0] <= 3; len[0]++) for (len[1] = 1; len[1] <= 3; len[1]++) for (len[2] = 1; len[2] <= 3; len[2]++) for (len[3] = 1; len[3] <= 3; len[3]++) { int slen = len[0] + len[1] + len[2] + len[3] + 4; int rem = 16 - slen; for (int rmask = 0; rmask < 1<
这里可以提供完整的测试代码。 在Ivy Bridge处理器上它打印：
C0A70103 Time = 0.406 (1556701184) Time = 3.133 (1556701184)
这意味着建议的解决方案在吞吐量方面比OP的代码快7.8倍 。 它每秒处理336百万个地址 （3.4 Ghz的单核）。
现在我将尝试解释它是如何工作的。 请注意，在列表的每一行上，您可以看到刚刚计算的值的内容。 所有数组都以little-endian顺序打印（尽管set intrinsics使用big-endian）。
首先，我们通过lddqu指令从未对齐的地址加载16个字节。 请注意，在64位模式下，内存由16字节块分配，因此这很有效。 在32位上，它理论上可能导致超出范围访问的问题。 虽然我不相信它真的可以。 无论后端字节中的值如何，后续代码都能正常工作。 无论如何，您最好确保每个IP地址至少占用16个字节的存储空间。
然后我们从所有字符中减去'0'。 之后 '。' 变成-2，零变成-48，所有数字都保持非负数。 现在我们使用_mm_movemask_epi8所有字节符号的位掩码。
根据这个掩码的值，我们从查找表shuffleTable获取一个非常重要的16字节混洗掩码。 该表非常大：总共1Mb。 预计算需要相当长的时间。 但是，它不占用CPU缓存中的宝贵空间，因为实际上只使用了该表中的81个元素。 这是因为IP地址的每个部分可以是一个，两个，三个数字长=>因此总共有81个变体。 请注意，字符串结尾后的随机无用字节原则上可能会导致查找表中的内存占用增加。
编辑 ：您可以在评论中找到由@IwillnotexistIdonotexist修改的版本，该版本使用仅4Kb大小的查找表（虽然它有点慢）。
巧妙的_mm_shuffle_epi8内在允许我们使用shuffle掩码重新排序字节。 因此，XMM寄存器包含四个4字节块，每个块包含小端顺序的数字。 我们通过_mm_maddubs_epi16将每个块转换为16位数字，然后是_mm_hadd_epi16 。 然后我们重新排序寄存器的字节，以便整个IP地址占用较低的4个字节。
最后，我们从XMM寄存器中提取低4字节到GP寄存器。 它是使用SSE4.1内在函数（ _mm_extract_epi32 ）完成的。 如果没有，请使用_mm_extract_epi16将其替换为其他行，但运行速度会慢一些。
最后，这是生成的程序集（MSVC2013），以便您可以检查编译器是否生成任何可疑内容：
lddqu xmm1, XMMWORD PTR [rcx] psubb xmm1, xmm6 pmovmskb ecx, xmm1 mov ecx, ecx //useless, see @PeterCordes and @IwillnotexistIdonotexist add rcx, rcx //can be removed, see @EvgenyKluev pshufb xmm1, XMMWORD PTR [r13+rcx*8] movdqa xmm0, xmm8 pmaddubsw xmm0, xmm1 phaddw xmm0, xmm0 pshufb xmm0, xmm7 pextrd eax, xmm0, 0
PS如果您还在阅读，请务必查看评论=）
至于替代方案：这与您的类似，但有一些错误检查：
#include #include #include uint32_t getip(const std::string &sip) { uint32_t r=0, b, p=0, c=0; const char *s; s = sip.c_str(); while (*s) { r<<=8; b=0; while (*s&&((*s==' ')||(*s=='\t'))) s++; while (*s) { if ((*s==' ')||(*s=='\t')) { while (*s&&((*s==' ')||(*s=='\t'))) s++; if (*s!='.') break; } if (*s=='.') { p++; s++; break; } if ((*s>='0')&&(*s<='9')) { b*=10; b+=(*s-'0'); s++; } } if ((b>255)||(*s=='.')) return 0; r+=b; c++; } return ((c==4)&&(p==3))?r:0; } void testip(const std::string &sip) { uint32_t nIP=0; nIP = getip(sip); std::cout << "\nsIP = " << sip << " --> " << std::hex << nIP << "\n"; } int main() { testip("192.167.1.3"); testip("292.167.1.3"); testip("192.267.1.3"); testip("192.167.1000.3"); testip("192.167.1.300"); testip("192.167.1."); testip("192.167.1"); testip("192.167..1"); testip("192.167.1.3."); testip("192.1 67.1.3."); testip("192 . 167 . 1 . 3"); testip(" 192 . 167 . 1 . 3 "); return 0; }