sysdeps/i386/memchr.S

   1 /* memchr (str, chr, len) -- Return pointer to first occurrence of CHR in STR less
   2    than LEN.
   3    For Intel 80x86, x>=3.
   4    Copyright (C) 1994-1998, 2000, 2003 Free Software Foundation, Inc.
   5    This file is part of the GNU C Library.
   6    Contributed by Ulrich Drepper <drepper@gnu.ai.mit.edu>
   7    Optimised a little by Alan Modra <Alan@SPRI.Levels.UniSA.Edu.Au>
   8    This version is developed using the same algorithm as the fast C
   9    version which carries the following introduction:
  10    Based on strlen implementation by Torbjorn Granlund (tege@sics.se),
  11    with help from Dan Sahlin (dan@sics.se) and
  12    commentary by Jim Blandy (jimb@ai.mit.edu);
  13    adaptation to memchr suggested by Dick Karpinski (dick@cca.ucsf.edu),
  14    and implemented by Roland McGrath (roland@ai.mit.edu).
  15
  16    The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
  17    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  18    License as published by the Free Software Foundation; either
  19    version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  20
  21    The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
  22    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  23    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  24    Lesser General Public License for more details.
  25
  26    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  27    License along with the GNU C Library; if not, write to the Free
  28    Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA
  29    02111-1307 USA.  */
  30
  31 #include <sysdep.h>
  32 #include "asm-syntax.h"
  33 #include "bp-sym.h"
  34 #include "bp-asm.h"
  35
  36 #define PARMS   LINKAGE+8               /* space for 2 saved regs */
  37 #define RTN     PARMS
  38 #define STR     RTN+RTN_SIZE
  39 #define CHR     STR+PTR_SIZE
  40 #define LEN     CHR+4
  41
  42         .text
  43 ENTRY (BP_SYM (__memchr))
  44         ENTER
  45
  46         /* Save callee-safe registers used in this function.  */
  47         pushl %esi
  48         pushl %edi
  49
  50         /* Load parameters into registers.  */
  51         movl STR(%esp), %eax    /* str: pointer to memory block.  */
  52         movl CHR(%esp), %edx    /* c: byte we are looking for.  */
  53         movl LEN(%esp), %esi    /* len: length of memory block.  */
  54         CHECK_BOUNDS_LOW (%eax, STR(%esp))
  55
  56         /* If my must not test more than three characters test
  57            them one by one.  This is especially true for 0.  */
  58         cmpl $4, %esi
  59         jb L(3)
  60
  61         /* At the moment %edx contains CHR.  What we need for the
  62            algorithm is CHR in all bytes of the dword.  Avoid
  63            operations on 16 bit words because these require an
  64            prefix byte (and one more cycle).  */
  65         movb %dl, %dh           /* Now it is 0|0|c|c */
  66         movl %edx, %ecx
  67         shll $16, %edx          /* Now c|c|0|0 */
  68         movw %cx, %dx           /* And finally c|c|c|c */
  69
  70         /* Better performance can be achieved if the word (32
  71            bit) memory access is aligned on a four-byte-boundary.
  72            So process first bytes one by one until boundary is
  73            reached. Don't use a loop for better performance.  */
  74
  75         testb $3, %al           /* correctly aligned ? */
  76         je L(2)                 /* yes => begin loop */
  77         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte */
  78         je L(9)                 /* target found => return */
  79         incl %eax               /* increment source pointer */
  80         decl %esi               /* decrement length counter */
  81         je L(4)                 /* len==0 => return NULL */
  82
  83         testb $3, %al           /* correctly aligned ? */
  84         je L(2)                 /* yes => begin loop */
  85         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte */
  86         je L(9)                 /* target found => return */
  87         incl %eax               /* increment source pointer */
  88         decl %esi               /* decrement length counter */
  89         je L(4)                 /* len==0 => return NULL */
  90
  91         testb $3, %al           /* correctly aligned ? */
  92         je L(2)                 /* yes => begin loop */
  93         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte */
  94         je L(9)                 /* target found => return */
  95         incl %eax               /* increment source pointer */
  96         decl %esi               /* decrement length counter */
  97         /* no test for len==0 here, because this is done in the
  98            loop head */
  99         jmp L(2)
 100
 101       /* We exit the loop if adding MAGIC_BITS to LONGWORD fails to
 102          change any of the hole bits of LONGWORD.
 103
 104          1) Is this safe?  Will it catch all the zero bytes?
 105          Suppose there is a byte with all zeros.  Any carry bits
 106          propagating from its left will fall into the hole at its
 107          least significant bit and stop.  Since there will be no
 108          carry from its most significant bit, the LSB of the
 109          byte to the left will be unchanged, and the zero will be
 110          detected.
 111
 112          2) Is this worthwhile?  Will it ignore everything except
 113          zero bytes?  Suppose every byte of LONGWORD has a bit set
 114          somewhere.  There will be a carry into bit 8.  If bit 8
 115          is set, this will carry into bit 16.  If bit 8 is clear,
 116          one of bits 9-15 must be set, so there will be a carry
 117          into bit 16.  Similarly, there will be a carry into bit
 118          24.  If one of bits 24-31 is set, there will be a carry
 119          into bit 32 (=carry flag), so all of the hole bits will
 120          be changed.
 121
 122          3) But wait!  Aren't we looking for CHR, not zero?
 123          Good point.  So what we do is XOR LONGWORD with a longword,
 124          each of whose bytes is CHR.  This turns each byte that is CHR
 125          into a zero.  */
 126
 127
 128         /* Each round the main loop processes 16 bytes.  */
 129
 130         ALIGN (4)
 131
 132 L(1):   movl (%eax), %ecx       /* get word (= 4 bytes) in question */
 133         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
 134         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
 135                                    are now 0 */
 136         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
 137                                    carry bits reported for each byte which
 138                                    is *not* 0 */
 139
 140         /* According to the algorithm we had to reverse the effect of the
 141            XOR first and then test the overflow bits.  But because the
 142            following XOR would destroy the carry flag and it would (in a
 143            representation with more than 32 bits) not alter then last
 144            overflow, we can now test this condition.  If no carry is signaled
 145            no overflow must have occurred in the last byte => it was 0. */
 146         jnc L(8)
 147
 148         /* We are only interested in carry bits that change due to the
 149            previous add, so remove original bits */
 150         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
 151
 152         /* Now test for the other three overflow bits.  */
 153         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
 154         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
 155                                    the addition will not result in 0.  */
 156
 157         /* If at least one byte of the word is CHR we don't get 0 in %edi.  */
 158         jnz L(8)                /* found it => return pointer */
 159
 160         /* This process is unfolded four times for better performance.
 161            we don't increment the source pointer each time.  Instead we
 162            use offsets and increment by 16 in each run of the loop.  But
 163            before probing for the matching byte we need some extra code
 164            (following LL(13) below).  Even the len can be compared with
 165            constants instead of decrementing each time.  */
 166
 167         movl 4(%eax), %ecx      /* get word (= 4 bytes) in question */
 168         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
 169         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
 170                                    are now 0 */
 171         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
 172                                    carry bits reported for each byte which
 173                                    is *not* 0 */
 174         jnc L(7)                /* highest byte is CHR => return pointer */
 175         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
 176         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
 177         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
 178                                    the addition will not result in 0.  */
 179         jnz L(7)                /* found it => return pointer */
 180
 181         movl 8(%eax), %ecx      /* get word (= 4 bytes) in question */
 182         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
 183         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
 184                                    are now 0 */
 185         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
 186                                    carry bits reported for each byte which
 187                                    is *not* 0 */
 188         jnc L(6)                /* highest byte is CHR => return pointer */
 189         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
 190         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
 191         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
 192                                    the addition will not result in 0.  */
 193         jnz L(6)                /* found it => return pointer */
 194
 195         movl 12(%eax), %ecx     /* get word (= 4 bytes) in question */
 196         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
 197         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
 198                                    are now 0 */
 199         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
 200                                    carry bits reported for each byte which
 201                                    is *not* 0 */
 202         jnc L(5)                /* highest byte is CHR => return pointer */
 203         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
 204         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
 205         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
 206                                    the addition will not result in 0.  */
 207         jnz L(5)                /* found it => return pointer */
 208
 209         /* Adjust both counters for a full round, i.e. 16 bytes.  */
 210         addl $16, %eax
 211 L(2):   subl $16, %esi
 212         jae L(1)                /* Still more than 16 bytes remaining */
 213
 214         /* Process remaining bytes separately.  */
 215         cmpl $4-16, %esi        /* rest < 4 bytes? */
 216         jb L(3)                 /* yes, than test byte by byte */
 217
 218         movl (%eax), %ecx       /* get word (= 4 bytes) in question */
 219         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
 220         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
 221                                    are now 0 */
 222         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
 223                                    carry bits reported for each byte which
 224                                    is *not* 0 */
 225         jnc L(8)                /* highest byte is CHR => return pointer */
 226         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
 227         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
 228         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
 229                                    the addition will not result in 0.  */
 230         jne L(8)                /* found it => return pointer */
 231         addl $4, %eax           /* adjust source pointer */
 232
 233         cmpl $8-16, %esi        /* rest < 8 bytes? */
 234         jb L(3)                 /* yes, than test byte by byte */
 235
 236         movl (%eax), %ecx       /* get word (= 4 bytes) in question */
 237         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
 238         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
 239                                    are now 0 */
 240         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
 241                                    carry bits reported for each byte which
 242                                    is *not* 0 */
 243         jnc L(8)                /* highest byte is CHR => return pointer */
 244         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
 245         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
 246         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
 247                                    the addition will not result in 0.  */
 248         jne L(8)                /* found it => return pointer */
 249         addl $4, %eax           /* adjust source pointer */
 250
 251         cmpl $12-16, %esi       /* rest < 12 bytes? */
 252         jb L(3)                 /* yes, than test byte by byte */
 253
 254         movl (%eax), %ecx       /* get word (= 4 bytes) in question */
 255         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
 256         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
 257                                    are now 0 */
 258         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
 259                                    carry bits reported for each byte which
 260                                    is *not* 0 */
 261         jnc L(8)                /* highest byte is CHR => return pointer */
 262         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
 263         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
 264         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
 265                                    the addition will not result in 0.  */
 266         jne L(8)                /* found it => return pointer */
 267         addl $4, %eax           /* adjust source pointer */
 268
 269         /* Check the remaining bytes one by one.  */
 270 L(3):   andl $3, %esi           /* mask out uninteresting bytes */
 271         jz L(4)                 /* no remaining bytes => return NULL */
 272
 273         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte with CHR */
 274         je L(9)                 /* equal, than return pointer */
 275         incl %eax               /* increment source pointer */
 276         decl %esi               /* decrement length */
 277         jz L(4)                 /* no remaining bytes => return NULL */
 278
 279         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte with CHR */
 280         je L(9)                 /* equal, than return pointer */
 281         incl %eax               /* increment source pointer */
 282         decl %esi               /* decrement length */
 283         jz L(4)                 /* no remaining bytes => return NULL */
 284
 285         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte with CHR */
 286         je L(9)                 /* equal, than return pointer */
 287
 288 L(4):   /* no byte found => return NULL */
 289         xorl %eax, %eax
 290         jmp L(9)
 291
 292         /* add missing source pointer increments */
 293 L(5):   addl $4, %eax
 294 L(6):   addl $4, %eax
 295 L(7):   addl $4, %eax
 296
 297         /* Test for the matching byte in the word.  %ecx contains a NUL
 298            char in the byte which originally was the byte we are looking
 299            at.  */
 300 L(8):   testb %cl, %cl          /* test first byte in dword */
 301         jz L(9)                 /* if zero => return pointer */
 302         incl %eax               /* increment source pointer */
 303
 304         testb %ch, %ch          /* test second byte in dword */
 305         jz L(9)                 /* if zero => return pointer */
 306         incl %eax               /* increment source pointer */
 307
 308         testl $0xff0000, %ecx   /* test third byte in dword */
 309         jz L(9)                 /* if zero => return pointer */
 310         incl %eax               /* increment source pointer */
 311
 312         /* No further test needed we we know it is one of the four bytes.  */
 313 L(9):
 314 #if __BOUNDED_POINTERS__
 315         CHECK_BOUNDS_HIGH (%eax, STR(%esp), jb)
 316         /* If RTN pointer is phony, don't copy return value into it.  */
 317         movl RTN(%esp), %ecx
 318         testl %ecx, %ecx
 319         jz L(pop)
 320         RETURN_BOUNDED_POINTER (STR(%esp))
 321 #endif
 322 L(pop): popl %edi               /* pop saved registers */
 323         popl %esi
 324
 325         LEAVE
 326         RET_PTR
 327 END (BP_SYM (__memchr))
 328
 329 weak_alias (BP_SYM (__memchr), BP_SYM (memchr))
 330 #if !__BOUNDED_POINTERS__
 331 weak_alias (__memchr, __ubp_memchr)
 332 #endif
 333 libc_hidden_builtin_def (memchr)