简单实现posix中规定的memcmp函数

简介

memcmp函数的功能非常简单，传入两个指针s1和s2,以及要比较的字节大小n，比较这两块内存的值的差异（逐字节比较，把每个字节都翻译为unsigned char)。当比较第i位时，如果相等，则返回0, 否则返回不相等的字节的差值（s1[i]-s2[i]).

实现

这个问题，本来是可以无脑的写c代码来逐字节比较的。但是嘛，为了能够更高效的实现，咱们就手写汇编来做吧。

我们使用repe和cmpsb这两条指令来实现。

repz指令是一个循环指令，每次循环会不断的递减rcx寄存器内的值，当rcx为0或处理器的zero flag不为1时，退出循环。

cmpsb指令则是对两个字节作比较的指令，在计算结束后，会设置相应的状态标志位。cmpsb指令涉及到的两个操作数分别存在rdi、rsi寄存器中。在操作结束后，如果这两个操作数的值相同，则会将ZF置位。不管这两个操作数的值是否相同，都会将指针s1、s2自增1。（下面的代码已经将DF复位，因此指针是自增的）

首先，我们将处理器的zero flag给置位，假设这两块内存相等。然后把len传入rcx寄存器，一共循环len次。

然后我们使用repz;cmpsb，逐字节比较。每次比较之后，不管是否相同，s1、s2都会自增。

如果比较完所有的字节，都是相同的话，此时ZF=1. 而输出nz到diff中,因此输出的是0.

如果某一字节不相同，那么diff=1。再在下面计算这两个字节到底相差了多少，然后就出结果了。

static inline int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t len)
{
    int diff;

    asm("cld \n\t"  // 复位DF，确保s1、s2指针是自增的
        "repz; cmpsb\n\t" CC_SET(nz)
        : CC_OUT(nz)(diff), "+D"(s1), "+S"(s2)
        : "c"(len)
        : "memory");

    if (diff)
        diff = *(const unsigned char *)(s1 - 1) - *(const unsigned char *)(s2 - 1);

    return diff;
}

关于CC_SET和CC_OUT

可能有的小伙伴会对CC_SET和CC_OUT比较疑惑，这里将涉及的代码放出来：

由于我们的编译器支持__GCC_ASM_FLAG_OUTPUTS__，因此CC_SET的工作是空的。

然后，CC_OUT就是把rflags的某一位给输出出来。上面的nz就是对ZF求反的意思。

相关链接

memcmphttps://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/memcmp.html

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