assembly - 如何遍历汇编中的字符串，直到到达null？ (strlen循环)

Question

现在，我只是想知道如何遍历字符串。如果代码没有意义，那是因为我将某些信息解释为错误的。最糟糕的是，我真的不知道自己在做什么。

strlen:

pushq %rbx
movq %rsi, %rbx


loop:
    cmp $0x00, (%rdi, %rbx)
    je end
    inc %rbx
    jmp loop

end:
    movq %rbx, %rax
    popq %rbx
    ret

PS：有一个原因使我的头衔看起来像是一个老头，第二次在他的计算机上尝试搜索“如何去google.com”。Superrrrnoob在这里试图学习一些汇编语言。我正在尝试为自己实现strlen函数。

Answer 1

您只需inc %rbx即可增加指针值。 (%rbx)使用其值作为内存地址来取消引用该寄存器。在x86上，每个字节都有其自己的地址（此属性称为“可字节寻址的字节”），而地址只是适合寄存器的整数。

ASCII字符串中的字符全为1字节宽，因此将指针加1将移至ASCII字符串中的下一个字符。 （对于UTF-8且字符在1..127码点范围之外的一般情况，情况并非如此，但是ASCII是UTF-8的子集。）



术语：ASCII码0被称为NUL（一个L），而不是NULL。在C中，NULL是指针概念。 C样式的隐式长度字符串可以描述为0终止或NUL终止，但是“ null终止”滥用了该术语。



您应该选择一个不同的寄存器（称为调用寄存器），这样就无需在函数中推送/弹出该寄存器。您的代码不会进行任何函数调用，因此无需将归纳变量保留在调用保留的寄存器中。

在其他SO Q＆A中，我没有找到一个很好的简单示例。它们或者在循环内有2个分支（包括一个无条件的jmp），就像我在注释中链接的那样，或者浪费指令增加一个指针和一个计数器。在循环中使用索引寻址模式并不可怕，但是在某些CPU上效率较低，因此我仍然建议在循环后执行指针增量->减去结束起始。

这就是我写一个最小的strlen的方式，它一次只检查1个字节（缓慢而简单）。我使循环本身保持较小，这是IMO总体上编写循环的一种好方法的合理示例。通常，保持代码紧凑会更容易理解asm中的函数。 （给它一个不同于strlen的名称，这样您就可以测试它而无需gcc -fno-builtin-strlen或其他任何东西。）

.globl simple_strlen
simple_strlen:
    lea     -1(%rdi), %rax     # p = start-1 to counteract the first inc
 .Lloop:                       # do {
    inc     %rax                  # ++p
    cmpb    $0, (%rax)
    jne     .Lloop             # }while(*p != 0);
                           # RAX points at the terminating 0 byte = one-past-end of the real data
    sub     %rdi, %rax     # return length = end - start
    ret

strlen的返回值是 0字节的数组索引=不包括终止符的数据长度。

如果您手动进行内联（因为这只是3条指令的循环），则通常只需要指向0终止符的指针，这样就不会打扰子废话，只需在循环结束时使用RAX。

可以通过剥离第一次迭代来避免在第一次加载之前偏移LEA / INC指令（在第一次cmp之前花费2个周期的等待时间），这可以通过在第一次加载后剥离，或者使用 jmp进入cmp / jne处的循环来完成。公司 Why are loops always compiled into "do...while" style (tail jump)?。

在cmp / jcc之间（如 cmp; lea 1(%rax), %rax; jne），用LEA递增指针可能会更糟，因为它会使cmp / jcc的宏融合失败成为单个uop。 （实际上， cmp $imm, (%reg) / jcc的宏融合在像Skylake这样的Intel CPU上都不会发生。 cmp微融合内存操作数。也许AMD融合了cmp / jcc。）另外，您将离开RAX 1高于您想要的循环。

因此，对 movzx（又名 movzbl）加载并将字节零扩展到 %ecx和 test %ecx, %ecx / jnz中，与循环条件一样有效（在Intel Sandybridge系列上）。但是更大的代码大小。



大多数CPU将在每个时钟周期1次迭代中运行我的循环。通过一些循环展开，我们可能每个周期接近2个字节（尽管仍然仅单独检查每个字节）。

对于大型字符串，一次检查1个字节比使用SSE2慢大约16倍。如果您不打算最小化代码大小和简化代码，请参见 Why is this code 6.5x slower with optimizations enabled?以获取使用XMM寄存器的简单SSE2 strlen。 SSE2是x86-64的基线，因此您应该在提速时始终使用它，因为值得在asm中手工编写的内容。



回复：您的更新问题带有来自 Why does rax and rdi work the same in this situation?的实现错误的移植

RDI和RBX都保存指针。将它们加在一起不会成为有效地址！在您尝试移植的代码中，RCX（索引）在循环之前被初始化为零。但是您没有使用 xor %ebx, %ebx，而是使用了 mov %rdi, %rbx。单步执行代码时，请使用调试器检查寄存器值。