为什么memcmp比for循环检查快得多?
为什么memcmp(a, b, size)
比以下快得多:
for(i = 0; i < nelements; i++) { if a[i] != b[i] return 0; } return 1;
memcmp是CPU指令还是什么? 它必须非常深,因为我在循环中使用memcmp
获得了大量的加速。
memcmp
通常在汇编中实现,以利用许多特定于体系结构的特性,这可以使它比C中的简单循环快得多。
作为“内置”
GCC支持memcmp
(以及许多其他function)作为内置 。 在GCC的某些版本/配置中,对memcmp
的调用将被识别为__builtin_memcmp
。 GCC不会发出对memcmp
库函数的call
,而是发出一些指令作为函数的优化内联版本。
在x86上,这利用了cmpsb
指令,该指令将一个内存位置的字节串与另一个内存位置进行比较。 这与repe
前缀相结合,因此比较字符串直到它们不再相等,或者计数耗尽。 (正是memcmp
作用)。
给出以下代码:
int test(const void* s1, const void* s2, int count) { return memcmp(s1, s2, count) == 0; }
Cygwin上的gcc version 3.4.4
生成以下程序集:
; (prologue) mov esi, [ebp+arg_0] ; Move first pointer to esi mov edi, [ebp+arg_4] ; Move second pointer to edi mov ecx, [ebp+arg_8] ; Move length to ecx cld ; Clear DF, the direction flag, so comparisons happen ; at increasing addresses cmp ecx, ecx ; Special case: If length parameter to memcmp is ; zero, don't compare any bytes. repe cmpsb ; Compare bytes at DS:ESI and ES:EDI, setting flags ; Repeat this while equal ZF is set setz al ; Set al (return value) to 1 if ZF is still set ; (all bytes were equal). ; (epilogue)
参考:
-
cmpsb
指令
作为库函数
许多C标准库中都存在高度优化的memcmp
版本。 这些通常会利用特定于体系结构的指令来并行处理大量数据。
在Glibc中,有x86_64的memcmp
版本可以利用以下指令集扩展:
- SSE2 –
sysdeps/x86_64/memcmp.S
- SSE4 –
sysdeps/x86_64/multiarch/memcmp-sse4.S
- SSSE3 –
sysdeps/x86_64/multiarch/memcmp-ssse3.S
很酷的部分是glibc将检测(在运行时)CPU的最新指令集,并执行为其优化的版本。 请参阅sysdeps/x86_64/multiarch/memcmp.S
以下代码段:
ENTRY(memcmp) .type memcmp, @gnu_indirect_function LOAD_RTLD_GLOBAL_RO_RDX HAS_CPU_FEATURE (SSSE3) jnz 2f leaq __memcmp_sse2(%rip), %rax ret 2: HAS_CPU_FEATURE (SSE4_1) jz 3f leaq __memcmp_sse4_1(%rip), %rax ret 3: leaq __memcmp_ssse3(%rip), %rax ret END(memcmp)
在Linux内核中
Linux似乎没有针对x86_64的memcmp
的优化版本,但是对于memcpy
,它在arch/x86/lib/memcpy_64.S
。 请注意,它使用备用基础结构( arch/x86/kernel/alternative.c
),不仅在运行时决定使用哪个版本,而且实际上修补自身仅在启动时做出此决定。
它通常是一个编译器内在函数,它被转换为快速汇编,并带有用于比较内存块的专用指令。
内在的memcmp
memcmp是CPU指令还是什么?
它至少是一个非常高度优化的编译器提供的内部函数。 可能是一台或两台机器指令,具体取决于您未指定的平台。
是的,在intel硬件上,有一个用于这种循环的汇编指令。 运行时将使用它。 (我不记得,它有点像rep cmps[b|w]
,还取决于数据量)