Duff's Device (达夫设备)

http://blogs.sun.com/weixue/entry/duff_s_device_%E8%BE%BE%E5%A4%AB%E8%AE%BE%E5%A4%87

 

这是个很棒的迂回循环展开法, 由 Tom Duff 在 Lucasfilm 时所设计。它的 ``传统" 形态, 是用来复制多个字节:

    register n = (count + 7) / 8;   /* count > 0 assumed */
    switch (count % 8)
    {
    case 0:    do { *to = *from++;
    case 7:     *to = *from++;
    case 6:     *to = *from++;
    case 5:     *to = *from++;
    case 4:     *to = *from++;
    case 3:     *to = *from++;
    case 2:     *to = *from++;
    case 1:     *to = *from++;
          } while (--n > 0);
    }

这里 count 个字节从 from 指向的数组复制到 to 指向的内存地址 (这是个内存映射的输出寄存器, 这也是为什么它没有被增加)。它把  swtich 语句和复制 8 个字节的循环交织在一起, 从而解决了剩余字节的处理问题 (当 count 不是 8 的倍数时)。相信不相信, 象这样的把  case 标志放在嵌套在 swtich 语句内的模块中是合法的。当他公布这个技巧给 C 的开发者和世界时, Duff 注意到 C 的 swtich  语法, 特别是 ``跌落" 行为, 一直是被争议的, 而 ``这段代码在争论中形成了某种论据, 但我不清楚是赞成还是反对"

函数包含一个switch语句，它的case语句同时位于一个while循环体内（有一个case语句在外面）。switch内的表达式计算被八除的余数。执行开始于while循环内的哪个位置由这个余数决定，最终循环退出，（没有break）。Duff's Device这样就简单漂亮地解决了边界条件的问题。顺便提一下，为什么“case 0”标记在循环外面呢？这样不是打破了对称的美观吗？这样做的唯一理由是为了处理空序列。当余数为零，“case 0”内就需要执行一个多余的测试来判断空序列的可能性。总之,这是个很酷的算法。

达夫设备是一个加速循环语句的C编码技巧。其基本思想是--减少循环测试的执行次数。

如果在一个for循环中，其中操作执行得如果足够快（比如说，一个赋值）——那么测试循环条件占用了循环所用时间的很大部分。循环应该被部分解开，这样数个操作一次完成，测试操作也做的较少。其实，是通过switch语句将要进行的连续循环操作的次数进行了预判（根据擦case语句的位置）然后依次执行，而不必每次都去进行测试条件。
在这里Duff's Device是个新颖的，有创造力的解决方案。这里有一个使用该模型的一个实例：快速拷贝和填充。

Duff's Device对效率的负面影响可能来自于代码膨胀（一些处理器更善于处理紧凑的循环而不是大的循环）和特别的结构。优化器被做成当遇一些更加技巧性的结构时可能会不知所措从而生成比较保守的代码。
 

除了这个一般形态，以下给出一个简化形态，可以帮助理解。循环打印n个星号* （来自Steve’s ‘Cute Code’ collection）：

 int a = some_number ;
 int n = ( a + 4 ) / 5 ;
 switch ( a % 5 )
 {
   case 0: do
           {
             putchar ( '*' ) ;
   case 4:   putchar ( '*' ) ;
   case 3:   putchar ( '*' ) ;
   case 2:   putchar ( '*' ) ;
   case 1:   putchar ( '*' ) ;
           } while ( --n ) ;
 }
 printf ( "/n" ) ;

FYI:
duffs-device page :http://www.lysator.liu.se/c/duffs-device.html