objective-c - 确保内存区域为空白(全部为 NULL)的最快方法？

Question

如果我有一个 unsigned char *data 指针，我想检查该指针处数据的 size_t length 是否为 NULL，最快的方法是什么去做？换句话说，确保内存区域为空白的最快方法是什么？

我在 iOS 中实现，因此如果有帮助，您可以假设 iOS 框架可用。另一方面，简单的 C 方法(memcmp 等)也可以。

请注意，我不是试图清除内存，而是试图确认它已经清除(我试图找出是否有任何东西在所有在一些位图数据中，如果有帮助的话)。例如，我认为以下方法可行，但我还没有尝试过:

- BOOL data:(unsigned char *)data isNullToLength:(size_t)length {
    unsigned char tester[length] = {};
    memset(tester, 0, length);
    if (memcmp(tester, data, length) != 0) {
        return NO;
    }
    return YES;
}

不过，我宁愿不创建测试器数组，因为源数据可能非常大，我宁愿避免为测试分配内存，即使是暂时的。但我可能在那里太保守了。

更新:一些测试

感谢大家在下面的精彩回复。我决定创建一个测试应用程序来查看它们的性能，答案让我感到惊讶，所以我想我应该分享它们。首先，我将向您展示我使用的算法版本(在某些情况下，它们与建议的算法略有不同)，然后我将分享该领域的一些结果。

测试

首先我创建了一些示例数据:

    size_t length = 1024 * 768;
    unsigned char *data = (unsigned char *)calloc(sizeof(unsigned char), (unsigned long)length);
    int i;
    int count;
    long check;
    int loop = 5000;

每个测试都包含一个循环运行 loop 次。在循环期间，一些随机数据被添加到 data 字节流中或从中删除。请注意，一半时间实际上没有添加数据，因此一半时间测试不应该找到任何非零数据。请注意，testZeros 调用是调用以下测试例程的占位符。定时器在循环之前启动并在循环之后停止。

    count = 0;
    for (i=0; i<loop; i++) {
        int r = random() % length;
        if (random() % 2) { data[r] = 1; }
        if (! testZeros(data, length)) {
            count++;
        }
        data[r] = 0;
    }

测试 A:nullToLength。这或多或少是我上面的原始公式，经过一些调试和简化。

- (BOOL)data:(void *)data isNullToLength:(size_t)length {
    void *tester = (void *)calloc(sizeof(void), (unsigned long)length);
    int test = memcmp(tester, data, length);
    free(tester);
    return (! test);
}

测试 B:全零。 Carrotman 的提议。

BOOL allZero (unsigned char *data, size_t length) {
    bool allZero = true;
    for (int i = 0; i < length; i++){
        if (*data++){
            allZero = false;
            break;
        }
    }
    return allZero;
}

测试 C:is_all_zero。伦丁提议。

BOOL is_all_zero (unsigned char *data, size_t length)
{
    BOOL result = TRUE;
    unsigned char* end = data + length;
    unsigned char* i;

    for(i=data; i<end; i++) {
        if(*i > 0) {
            result = FALSE;
            break;
        }
    }

    return result;
}

测试 D:sumArray。这是来自 nearly duplicate question 的最佳答案, 由 vladr 提出。

BOOL sumArray (unsigned char *data, size_t length) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < length; ++i) {
        sum |= data[i];
    }
    return (sum == 0);
}

测试 E:lulz。由 Steve Jessop 提议。

BOOL lulz (unsigned char *data, size_t length) {
    if (length == 0) return 1;
    if (*data) return 0;
    return memcmp(data, data+1, length-1) == 0;
}

测试 F:NSData。这是一个使用 NSData 对象的测试，我在处理所有这些时在 iOS SDK 中发现了它。事实证明，Apple 确实知道如何比较设计为独立于硬件的字节流。

- (BOOL)nsdTestData: (NSData *)nsdData length: (NSUInteger)length {
    void *tester = (void *)calloc(sizeof(void), (unsigned long)length);
    NSData *nsdTester = [NSData dataWithBytesNoCopy:tester length:(NSUInteger)length freeWhenDone:NO];
    int test = [nsdData isEqualToData:nsdTester];
    free(tester);
    return (test);
}

结果

那么这些方法如何比较呢？这里有两组数据，每组代表 5000 次检查循环。首先，我在相对较旧的 iMac 上运行的 iPhone 模拟器上进行了尝试，然后在第一代 iPad 上进行了尝试。

在 iMac 上运行的 iPhone 4.3 模拟器上:

// Test A, nullToLength:  0.727 seconds
// Test F, NSData:        0.727
// Test E, lulz:          0.735
// Test C, is_all_zero:   7.340
// Test B, allZero:       8.736
// Test D, sumArray:     13.995

在第一代 iPad 上:

// Test A, nullToLength: 21.770 seconds
// Test F, NSData:       22.184
// Test E, lulz:         26.036
// Test C, is_all_zero:  54.747
// Test B, allZero:      63.185
// Test D, sumArray:     84.014

这只是两个示例，我进行了多次测试，结果略有不同。性能顺序始终相同:A 和 F 非常接近，E 紧随其后，C、B 和 D。我会说 A、F 和 E 是虚拟纽带，在 iOS 上我更喜欢 F，因为它利用 Apple 对处理器更改问题的保护，但 A & E 非常接近。 memcmp 方法明显优于简单循环方法，在模拟器中快了近十倍，在设备本身上快了两倍。奇怪的是，另一个线程的获胜答案D在这次测试中表现很差，可能是因为它在遇到第一个差异时没有跳出循环。

Answer 1

我认为你应该用一个明确的循环来做，但只是为了 lulz:

if (length == 0) return 1;
if (*pdata) return 0;
return memcmp(pdata, pdata+1, length-1) == 0;

与memcpy 不同，memcmp 不要求两个数据部分不重叠。

不过，它可能比循环慢，因为输入指针的未对齐意味着 memcmp 的实现可能无法优化，而且它正在比较内存用内存而不是内存用常数。很容易对其进行剖析并找出答案。