NEWS.stable: log cherry-pick [e446f25]->[c092018] relocatable-shell: Update suggested...
[gnulib.git] / lib / memchr.c
index 7495106..6709f6e 100644 (file)
-/* Copyright (C) 1991, 1993 Free Software Foundation, Inc.
-   Based on strlen implemention by Torbjorn Granlund (tege@sics.se),
+/* Copyright (C) 1991, 1993, 1996-1997, 1999-2000, 2003-2004, 2006, 2008-2014
+   Free Software Foundation, Inc.
+
+   Based on strlen implementation by Torbjorn Granlund (tege@sics.se),
    with help from Dan Sahlin (dan@sics.se) and
    commentary by Jim Blandy (jimb@ai.mit.edu);
    adaptation to memchr suggested by Dick Karpinski (dick@cca.ucsf.edu),
    and implemented by Roland McGrath (roland@ai.mit.edu).
 
-The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
-modify it under the terms of the GNU Library General Public License as
-published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
-License, or (at your option) any later version.
+NOTE: The canonical source of this file is maintained with the GNU C Library.
+Bugs can be reported to bug-glibc@prep.ai.mit.edu.
+
+This program is free software: you can redistribute it and/or modify it
+under the terms of the GNU General Public License as published by the
+Free Software Foundation; either version 3 of the License, or any
+later version.
 
-The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
+This program is distributed in the hope that it will be useful,
 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
-MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
-Library General Public License for more details.
+MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+GNU General Public License for more details.
 
-You should have received a copy of the GNU Library General Public
-License along with the GNU C Library; see the file COPYING.LIB.  If
-not, write to the Free Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave,
-Cambridge, MA 02139, USA.  */
+You should have received a copy of the GNU General Public License
+along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
-/* Search no more than N bytes of S for C.  */
+#ifndef _LIBC
+# include <config.h>
+#endif
+
+#include <string.h>
+
+#include <stddef.h>
+
+#if defined _LIBC
+# include <memcopy.h>
+#else
+# define reg_char char
+#endif
+
+#include <limits.h>
+
+#if HAVE_BP_SYM_H || defined _LIBC
+# include <bp-sym.h>
+#else
+# define BP_SYM(sym) sym
+#endif
+
+#undef __memchr
+#ifdef _LIBC
+# undef memchr
+#endif
 
-char *
-memchr (s, c, n)
-     unsigned char *s;
-     int c;
-     unsigned n;
+#ifndef weak_alias
+# define __memchr memchr
+#endif
+
+/* Search no more than N bytes of S for C.  */
+void *
+__memchr (void const *s, int c_in, size_t n)
 {
+  /* On 32-bit hardware, choosing longword to be a 32-bit unsigned
+     long instead of a 64-bit uintmax_t tends to give better
+     performance.  On 64-bit hardware, unsigned long is generally 64
+     bits already.  Change this typedef to experiment with
+     performance.  */
+  typedef unsigned long int longword;
+
   const unsigned char *char_ptr;
-  const unsigned long int *longword_ptr;
-  unsigned long int longword, magic_bits, charmask;
+  const longword *longword_ptr;
+  longword repeated_one;
+  longword repeated_c;
+  unsigned reg_char c;
 
-  c = (unsigned char) c;
+  c = (unsigned char) c_in;
 
-  /* Handle the first few characters by reading one character at a time.
+  /* Handle the first few bytes by reading one byte at a time.
      Do this until CHAR_PTR is aligned on a longword boundary.  */
-  for (char_ptr = s; n > 0 && ((unsigned long int) char_ptr
-                              & (sizeof (longword) - 1)) != 0;
+  for (char_ptr = (const unsigned char *) s;
+       n > 0 && (size_t) char_ptr % sizeof (longword) != 0;
        --n, ++char_ptr)
     if (*char_ptr == c)
-      return (char *) char_ptr;
-
-  /* All these elucidatory comments refer to 4-byte longwords,
-     but the theory applies equally well to 8-byte longwords.  */
+      return (void *) char_ptr;
 
-  longword_ptr = (unsigned long int *) char_ptr;
+  longword_ptr = (const longword *) char_ptr;
 
-  /* Bits 31, 24, 16, and 8 of this number are zero.  Call these bits
-     the "holes."  Note that there is a hole just to the left of
-     each byte, with an extra at the end:
+  /* All these elucidatory comments refer to 4-byte longwords,
+     but the theory applies equally well to any size longwords.  */
+
+  /* Compute auxiliary longword values:
+     repeated_one is a value which has a 1 in every byte.
+     repeated_c has c in every byte.  */
+  repeated_one = 0x01010101;
+  repeated_c = c | (c << 8);
+  repeated_c |= repeated_c << 16;
+  if (0xffffffffU < (longword) -1)
+    {
+      repeated_one |= repeated_one << 31 << 1;
+      repeated_c |= repeated_c << 31 << 1;
+      if (8 < sizeof (longword))
+        {
+          size_t i;
+
+          for (i = 64; i < sizeof (longword) * 8; i *= 2)
+            {
+              repeated_one |= repeated_one << i;
+              repeated_c |= repeated_c << i;
+            }
+        }
+    }
 
-     bits:  01111110 11111110 11111110 11111111
-     bytes: AAAAAAAA BBBBBBBB CCCCCCCC DDDDDDDD
+  /* Instead of the traditional loop which tests each byte, we will test a
+     longword at a time.  The tricky part is testing if *any of the four*
+     bytes in the longword in question are equal to c.  We first use an xor
+     with repeated_c.  This reduces the task to testing whether *any of the
+     four* bytes in longword1 is zero.
+
+     We compute tmp =
+       ((longword1 - repeated_one) & ~longword1) & (repeated_one << 7).
+     That is, we perform the following operations:
+       1. Subtract repeated_one.
+       2. & ~longword1.
+       3. & a mask consisting of 0x80 in every byte.
+     Consider what happens in each byte:
+       - If a byte of longword1 is zero, step 1 and 2 transform it into 0xff,
+         and step 3 transforms it into 0x80.  A carry can also be propagated
+         to more significant bytes.
+       - If a byte of longword1 is nonzero, let its lowest 1 bit be at
+         position k (0 <= k <= 7); so the lowest k bits are 0.  After step 1,
+         the byte ends in a single bit of value 0 and k bits of value 1.
+         After step 2, the result is just k bits of value 1: 2^k - 1.  After
+         step 3, the result is 0.  And no carry is produced.
+     So, if longword1 has only non-zero bytes, tmp is zero.
+     Whereas if longword1 has a zero byte, call j the position of the least
+     significant zero byte.  Then the result has a zero at positions 0, ...,
+     j-1 and a 0x80 at position j.  We cannot predict the result at the more
+     significant bytes (positions j+1..3), but it does not matter since we
+     already have a non-zero bit at position 8*j+7.
+
+     So, the test whether any byte in longword1 is zero is equivalent to
+     testing whether tmp is nonzero.  */
 
-     The 1-bits make sure that carries propagate to the next 0-bit.
-     The 0-bits provide holes for carries to fall into.  */
-#ifdef LONG_64_BITS
-  /* 64-bit version of the magic.  */
-  magic_bits = ((unsigned long int) 0x7efefefe << 32) | 0xfefefeff;
-#else
-  magic_bits = 0x7efefeff;
-#endif /* LONG_64_BITS */
-
-  /* Set up a longword, each of whose bytes is C.  */
-  charmask = c | (c << 8);
-  charmask |= charmask << 16;
-#ifdef LONG_64_BITS
-  charmask |= charmask << 32;
-#endif /* LONG_64_BITS */
-  if (sizeof (longword) > 8)
-    abort ();
-
-
-  /* Instead of the traditional loop which tests each character,
-     we will test a longword at a time.  The tricky part is testing
-     if *any of the four* bytes in the longword in question are zero.  */
   while (n >= sizeof (longword))
     {
-      /* We tentatively exit the loop if adding MAGIC_BITS to
-        LONGWORD fails to change any of the hole bits of LONGWORD.
-
-        1) Is this safe?  Will it catch all the zero bytes?
-        Suppose there is a byte with all zeros.  Any carry bits
-        propagating from its left will fall into the hole at its
-        least significant bit and stop.  Since there will be no
-        carry from its most significant bit, the LSB of the
-        byte to the left will be unchanged, and the zero will be
-        detected.
-
-        2) Is this worthwhile?  Will it ignore everything except
-        zero bytes?  Suppose every byte of LONGWORD has a bit set
-        somewhere.  There will be a carry into bit 8.  If bit 8
-        is set, this will carry into bit 16.  If bit 8 is clear,
-        one of bits 9-15 must be set, so there will be a carry
-        into bit 16.  Similarly, there will be a carry into bit
-        24.  If one of bits 24-30 is set, there will be a carry
-        into bit 31, so all of the hole bits will be changed.
-
-        The one misfire occurs when bits 24-30 are clear and bit
-        31 is set; in this case, the hole at bit 31 is not
-        changed.  If we had access to the processor carry flag,
-        we could close this loophole by putting the fourth hole
-        at bit 32!
-
-        So it ignores everything except 128's, when they're aligned
-        properly.
-
-        3) But wait!  Aren't we looking for C, not zero?
-        Good point.  So what we do is XOR LONGWORD with a longword,
-        each of whose bytes is C.  This turns each byte that is C
-        into a zero.  */
-
-      longword = *longword_ptr++ ^ charmask;
-
-      /* Add MAGIC_BITS to LONGWORD.  */
-      if ((((longword + magic_bits)
-
-      /* Set those bits that were unchanged by the addition.  */
-           ^ ~longword)
-
-      /* Look at only the hole bits.  If any of the hole bits
-             are unchanged, most likely one of the bytes was a
-             zero.  */
-          & ~magic_bits) != 0)
-       {
-         /* Which of the bytes was C?  If none of them were, it was
-            a misfire; continue the search.  */
-
-         const unsigned char *cp = (const unsigned char *) (longword_ptr - 1);
-
-         if (cp[0] == c)
-           return (char *) cp;
-         if (cp[1] == c)
-           return (char *) &cp[1];
-         if (cp[2] == c)
-           return (char *) &cp[2];
-         if (cp[3] == c)
-           return (char *) &cp[3];
-#ifdef LONG_64_BITS
-         if (cp[4] == c)
-           return (char *) &cp[4];
-         if (cp[5] == c)
-           return (char *) &cp[5];
-         if (cp[6] == c)
-           return (char *) &cp[6];
-         if (cp[7] == c)
-           return (char *) &cp[7];
-#endif /* LONG_64_BITS */
-       }
+      longword longword1 = *longword_ptr ^ repeated_c;
 
+      if ((((longword1 - repeated_one) & ~longword1)
+           & (repeated_one << 7)) != 0)
+        break;
+      longword_ptr++;
       n -= sizeof (longword);
     }
 
   char_ptr = (const unsigned char *) longword_ptr;
 
-  while (n-- > 0)
+  /* At this point, we know that either n < sizeof (longword), or one of the
+     sizeof (longword) bytes starting at char_ptr is == c.  On little-endian
+     machines, we could determine the first such byte without any further
+     memory accesses, just by looking at the tmp result from the last loop
+     iteration.  But this does not work on big-endian machines.  Choose code
+     that works in both cases.  */
+
+  for (; n > 0; --n, ++char_ptr)
     {
       if (*char_ptr == c)
-       return (char *) char_ptr;
-      else
-       ++char_ptr;
+        return (void *) char_ptr;
     }
 
-  return 0;
+  return NULL;
 }
+#ifdef weak_alias
+weak_alias (__memchr, BP_SYM (memchr))
+#endif