dietlibc中的strcpy算法浅析

我们将代码稍作修改,让一些宏定义变成函数更容易理解一些:

为了不和标准库的strcpy名字冲突,我将其改为strcpy2.

如果你把上面的程序编译运行一下就会发现,快的原因在于strcpy2这个函数最后一部分while循环里面的这几行:

*(unsigned long *) s1 = l;

s2 += sizeof(unsigned long);

s1 += sizeof(unsigned long);

对C语言指针了解的朋友都知道,第一行是把l这个unsigned long类型变量值赋值给s1为地址的一个unsigned long型指针指向的内容。

在我的i386cpu PC机上,第二第三行分别是将s2以及s1指针增加了4(而不是通常函数实现里面的++)。这也就实现了每次拷贝4个char(也就是一个unsigned long)而不是只拷贝一个char。

而strcpy2前面的函数就是确保这个拷贝可以正确执行。

我们先看MyUnaligned这个函数(在dietlibc中原为UNALIGNED宏)。

先取了一个值是sizeof(unsigned long) – 1,然后将源字符串指针以及目标字符串指针都与这个值做与操作(xPtr & valN1),最后两个结果做一个异或xor操作(xVal ^ yVal)。

其实说白了很简单,xPtr & valN1相当于一个取模操作,i386 cpu上valN1的值为3,也就是与的结果可能为0,1,2,3,当xPtr或者yPtr的值为4的倍数时候,与操作得到结果为0。两个与操作结果做一下异或,只有都为0或者都为1的时候,返回为0。也就是只要有一个指针没对齐,就老老实实的做一个个char的拷贝(*s1++ = *s2++),然后从strcpy2返回。

这个算法就是为了保证xPtr以及yPtr指针都是在内存上是对齐的(aligned),如果没有对齐还要一次赋值4个char,那可能导致写入内存出错(参考这篇http://en.wikipedia.org/wiki/Data_structure_alignment)。

有的同学已经看出来了,如果源指针目标指针都没对齐,xor结果也是零,那不就错了么?

OK,不还有一段代码么,在STRALIGN里面,会对目标字符串指针地址取模,然后将余数返回,比如我们运行时人为地修改s1以及s2地址将其+1。debug运行如下图,得到p以及str地址,可以看到都是对齐在unsigned long边界上的( p & 3 一定是0)。

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我们在Autos窗口里直接修改地址,让其加一,如下图:

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这样两个指针就都没有对齐了。继续运行:

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果然如我们预计的retVal的值为0。

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xRet返回值为4 – 1,也就是3。

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3个字符串(“aaa”)被拷贝到目标字符串里面,这时候目标字符串指针位置是对齐的了。

这是如果有编程经验的朋友可能已经有疑问,开头有可能没对齐,也有可能结尾部分没对齐啊,也就是尾巴部分一定是4的倍数么?未必,这时候这一段代码就起作用了。

unsigned long key1 = MKW(0x1ul);

        unsigned long key2 = MKW(0x80ul);

运算结果key1是0x01010101,key2结果是0x80808080,如果你看过Tony Bai写的strlen源码分析http://bigwhite.blogbus.com/logs/37753065.html ,就会发现这两个有意思的数字同样出现在glibc标准库当中。

((l – key1) & ~l) & key2我就不分析了,可以猜测到,这是对源字符串中NULL结尾符的检测。当检测到有结尾符的时候,就做按char拷贝,然后返回。感兴趣的可以参考TonyBai那篇文章,然后自己写几个test case测试一下。

整个函数就是这样,分析完毕。

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