c - 如何有效地将字符串与短字符串文字进行比较

Question

如果我不想调用 strcmp 所需的开销，我将按照以下代码示例中描述的方式将字符串与短字符串文字进行比较:

#ifdef LITTLE_ENDIAN        //little-endian-addressing
#define BytesAsDWord_M(a, b, c, d)\
  ((ulong) ((a) | ((b) << 8) | ((ulong) (c) << 16) | ((ulong) (d) << 24)))

#define BytesAsWord_M(a, b)((ushort) ((a) | ((b) << 8)))

#else //LITTLE_ENDIAN       //little-endian-addressing
#define BytesAsDWord_M(a, b, c, d)\
 ((ulong) ((d) | ((c) << 8) | ((b) << 16) | ((a) << 24)))

#define BytesAsWord_M(a, b) ((ushort) ((b) | ((a) << 8)))
#endif //LITTLE_ENDIAN      //little-endian-addressing

bool AbsCompare(char* chr_p)
//compare string with  "abs"
{
  if (*((ulong*) &chr_p[1]) ==
    BytesAsDWord_M('a', 'b', 's', '\0'))
    return true;

  return false;
}

只要我在没有启用优化选项的情况下编译，gcc 就会编译这个例子。启用优化后，我收到警告:

“解引用类型双关指针将打破严格的别名规则”

即使使用 -O3 进行优化也不会产生有效的代码，如示例所示:

//abstest.c

#include <string.h>

typedef unsigned long ulong;
typedef unsigned short ushort;

#if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN     //little-endian-addressing
#define BytesAsDWord_M(a, b, c, d)\
  ((ulong) ((a) | ((b) << 8) | ((ulong) (c) << 16) | ((ulong) (d) << 24)))

#define BytesAsWord_M(a, b)((ushort) ((a) | ((b) << 8)))

#else //BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN //little-endian-addressing
#define BytesAsDWord_M(a, b, c, d)\
 ((ulong) ((d) | ((c) << 8) | ((b) << 16) | ((a) << 24)))

#define BytesAsWord_M(a, b) ((ushort) ((b) | ((a) << 8)))
#endif //BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN    //little-endian-addressing

int AbsCompare1(char* chr_p)
{
  return *(ulong*) chr_p ==  BytesAsDWord_M('a', 'b', 's', '\0');
}

int AbsCompare2(char* chr_p)
{
  return strcmp(chr_p, "abs");
}

int main(int argc __attribute__((unused)), char ** argv)
{
  int i;
  int j;

  i = AbsCompare1(argv[0]);
  j = AbsCompare2(argv[0]);

  return i + j;
}

objdump -d -Mintel abstest:

080483d0 <AbsCompare1>:
 80483d0:   55                      push   ebp
 80483d1:   89 e5                   mov    ebp,esp
 80483d3:   8b 45 08                mov    eax,DWORD PTR [ebp+0x8]
 80483d6:   5d                      pop    ebp
 80483d7:   81 38 61 62 73 00       cmp    DWORD PTR [eax],0x736261
 80483dd:   0f 94 c0                sete   al
 80483e0:   0f b6 c0                movzx  eax,al
 80483e3:   c3                      ret    

080483f0 <AbsCompare2>:
 80483f0:   55                      push   ebp
 80483f1:   0f b6 0d 5c 85 04 08    movzx  ecx,BYTE PTR ds:0x804855c
 80483f8:   89 e5                   mov    ebp,esp
 80483fa:   8b 55 08                mov    edx,DWORD PTR [ebp+0x8]
 80483fd:   0f b6 02                movzx  eax,BYTE PTR [edx]
 8048400:   29 c8                   sub    eax,ecx
 8048402:   75 2b                   jne    804842f <AbsCompare2+0x3f>
 8048404:   0f b6 42 01             movzx  eax,BYTE PTR [edx+0x1]
 8048408:   0f b6 0d 5d 85 04 08    movzx  ecx,BYTE PTR ds:0x804855d
 804840f:   29 c8                   sub    eax,ecx
 8048411:   75 1c                   jne    804842f <AbsCompare2+0x3f>
 8048413:   0f b6 42 02             movzx  eax,BYTE PTR [edx+0x2]
 8048417:   0f b6 0d 5e 85 04 08    movzx  ecx,BYTE PTR ds:0x804855e
 804841e:   29 c8                   sub    eax,ecx
 8048420:   75 0d                   jne    804842f <AbsCompare2+0x3f>
 8048422:   0f b6 42 03             movzx  eax,BYTE PTR [edx+0x3]
 8048426:   0f b6 15 5f 85 04 08    movzx  edx,BYTE PTR ds:0x804855f
 804842d:   29 d0                   sub    eax,edx
 804842f:   5d                      pop    ebp
 8048430:   c3                      ret    

是否有可能直接比较这个短文字而不绕道将 chr_p 嵌入到 union 中，特别是因为我想比较任意索引处的 chr_p，如“&chr_p[1]”？

Answer 1

不，没有。您是否知道编译器将使用其关于 strcmp 的知识？它将完全按照您的意愿实现(消除调用开销)，而无需诉诸源代码中的类型双关。在编译器从别名分析中获得所有好处后，这些类型的代码转换通常在代码生成器中完成。

如果我使用 gcc -O3 编译以下程序，则找不到对 strcmp 的调用。

#include <string.h>

int main(int argc, char ** argv)
{
        return strcmp(argv[0], "abs");
}

例如，我的 x86 程序集看起来像这样(gcc 版本 4.3.2(Debian 4.3.2-1.1))(我知道它很旧):

main:
        leal    4(%esp), %ecx
        andl    $-16, %esp
        pushl   -4(%ecx)
        pushl   %ebp
        movl    %esp, %ebp
        pushl   %ecx
        movl    4(%ecx), %eax
        movl    (%eax), %edx
        movzbl  (%edx), %eax
        subl    $97, %eax
        jne     .L2
        movzbl  1(%edx), %eax
        subl    $98, %eax
        jne     .L2
        movzbl  2(%edx), %eax
        subl    $115, %eax
        jne     .L2
        movzbl  3(%edx), %eax
.L2:
        popl    %ecx
        popl    %ebp
        leal    -4(%ecx), %esp
        ret

基本上 strcmp 已经内联和展开了。当然，它在很大程度上取决于您的目标的代码生成器。所以如果它还不够进化，那么它仍然可能生成一个strcmp。仍然让你想知道你是否应该用丑陋的代码来负担自己，如果代码生成器稍后会支持这个......当你仍然坚持你的代码时。