sysdeps/powerpc/powerpc32/strlen.S

   1 /* Optimized strlen implementation for PowerPC.
   2    Copyright (C) 1997-2014 Free Software Foundation, Inc.
   3    This file is part of the GNU C Library.
   4
   5    The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
   6    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7    License as published by the Free Software Foundation; either
   8    version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   9
  10    The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
  11    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13    Lesser General Public License for more details.
  14
  15    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16    License along with the GNU C Library; if not, see
  17    <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
  18
  19 #include <sysdep.h>
  20
  21 /* The algorithm here uses the following techniques:
  22
  23    1) Given a word 'x', we can test to see if it contains any 0 bytes
  24       by subtracting 0x01010101, and seeing if any of the high bits of each
  25       byte changed from 0 to 1. This works because the least significant
  26       0 byte must have had no incoming carry (otherwise it's not the least
  27       significant), so it is 0x00 - 0x01 == 0xff. For all other
  28       byte values, either they have the high bit set initially, or when
  29       1 is subtracted you get a value in the range 0x00-0x7f, none of which
  30       have their high bit set. The expression here is
  31       (x + 0xfefefeff) & ~(x | 0x7f7f7f7f), which gives 0x00000000 when
  32       there were no 0x00 bytes in the word.  You get 0x80 in bytes that
  33       match, but possibly false 0x80 matches in the next more significant
  34       byte to a true match due to carries.  For little-endian this is
  35       of no consequence since the least significant match is the one
  36       we're interested in, but big-endian needs method 2 to find which
  37       byte matches.
  38
  39    2) Given a word 'x', we can test to see _which_ byte was zero by
  40       calculating ~(((x & 0x7f7f7f7f) + 0x7f7f7f7f) | x | 0x7f7f7f7f).
  41       This produces 0x80 in each byte that was zero, and 0x00 in all
  42       the other bytes. The '| 0x7f7f7f7f' clears the low 7 bits in each
  43       byte, and the '| x' part ensures that bytes with the high bit set
  44       produce 0x00. The addition will carry into the high bit of each byte
  45       iff that byte had one of its low 7 bits set. We can then just see
  46       which was the most significant bit set and divide by 8 to find how
  47       many to add to the index.
  48       This is from the book 'The PowerPC Compiler Writer's Guide',
  49       by Steve Hoxey, Faraydon Karim, Bill Hay and Hank Warren.
  50
  51    We deal with strings not aligned to a word boundary by taking the
  52    first word and ensuring that bytes not part of the string
  53    are treated as nonzero. To allow for memory latency, we unroll the
  54    loop a few times, being careful to ensure that we do not read ahead
  55    across cache line boundaries.
  56
  57    Questions to answer:
  58    1) How long are strings passed to strlen? If they're often really long,
  59    we should probably use cache management instructions and/or unroll the
  60    loop more. If they're often quite short, it might be better to use
  61    fact (2) in the inner loop than have to recalculate it.
  62    2) How popular are bytes with the high bit set? If they are very rare,
  63    on some processors it might be useful to use the simpler expression
  64    ~((x - 0x01010101) | 0x7f7f7f7f) (that is, on processors with only one
  65    ALU), but this fails when any character has its high bit set.  */
  66
  67 /* Some notes on register usage: Under the SVR4 ABI, we can use registers
  68    0 and 3 through 12 (so long as we don't call any procedures) without
  69    saving them. We can also use registers 14 through 31 if we save them.
  70    We can't use r1 (it's the stack pointer), r2 nor r13 because the user
  71    program may expect them to hold their usual value if we get sent
  72    a signal. Integer parameters are passed in r3 through r10.
  73    We can use condition registers cr0, cr1, cr5, cr6, and cr7 without saving
  74    them, the others we must save.  */
  75
  76 /* int [r3] strlen (char *s [r3])  */
  77
  78 ENTRY (strlen)
  79
  80 #define rTMP4   r0
  81 #define rRTN    r3      /* incoming STR arg, outgoing result */
  82 #define rSTR    r4      /* current string position */
  83 #define rPADN   r5      /* number of padding bits we prepend to the
  84                            string to make it start at a word boundary */
  85 #define rFEFE   r6      /* constant 0xfefefeff (-0x01010101) */
  86 #define r7F7F   r7      /* constant 0x7f7f7f7f */
  87 #define rWORD1  r8      /* current string word */
  88 #define rWORD2  r9      /* next string word */
  89 #define rMASK   r9      /* mask for first string word */
  90 #define rTMP1   r10
  91 #define rTMP2   r11
  92 #define rTMP3   r12
  93
  94
  95         clrrwi  rSTR, rRTN, 2
  96         lis     r7F7F, 0x7f7f
  97         rlwinm  rPADN, rRTN, 3, 27, 28
  98         lwz     rWORD1, 0(rSTR)
  99         li      rMASK, -1
 100         addi    r7F7F, r7F7F, 0x7f7f
 101 /* We use method (2) on the first two words, because rFEFE isn't
 102    required which reduces setup overhead.  Also gives a faster return
 103    for small strings on big-endian due to needing to recalculate with
 104    method (2) anyway.  */
 105 #ifdef __LITTLE_ENDIAN__
 106         slw     rMASK, rMASK, rPADN
 107 #else
 108         srw     rMASK, rMASK, rPADN
 109 #endif
 110         and     rTMP1, r7F7F, rWORD1
 111         or      rTMP2, r7F7F, rWORD1
 112         add     rTMP1, rTMP1, r7F7F
 113         nor     rTMP3, rTMP2, rTMP1
 114         and.    rTMP3, rTMP3, rMASK
 115         mtcrf   0x01, rRTN
 116         bne     L(done0)
 117         lis     rFEFE, -0x101
 118         addi    rFEFE, rFEFE, -0x101
 119 /* Are we now aligned to a doubleword boundary?  */
 120         bt      29, L(loop)
 121
 122 /* Handle second word of pair.  */
 123 /* Perhaps use method (1) here for little-endian, saving one instruction?  */
 124         lwzu    rWORD1, 4(rSTR)
 125         and     rTMP1, r7F7F, rWORD1
 126         or      rTMP2, r7F7F, rWORD1
 127         add     rTMP1, rTMP1, r7F7F
 128         nor.    rTMP3, rTMP2, rTMP1
 129         bne     L(done0)
 130
 131 /* The loop.  */
 132
 133 L(loop):
 134         lwz     rWORD1, 4(rSTR)
 135         lwzu    rWORD2, 8(rSTR)
 136         add     rTMP1, rFEFE, rWORD1
 137         nor     rTMP2, r7F7F, rWORD1
 138         and.    rTMP1, rTMP1, rTMP2
 139         add     rTMP3, rFEFE, rWORD2
 140         nor     rTMP4, r7F7F, rWORD2
 141         bne     L(done1)
 142         and.    rTMP3, rTMP3, rTMP4
 143         beq     L(loop)
 144
 145 #ifndef __LITTLE_ENDIAN__
 146         and     rTMP1, r7F7F, rWORD2
 147         add     rTMP1, rTMP1, r7F7F
 148         andc    rTMP3, rTMP4, rTMP1
 149         b       L(done0)
 150
 151 L(done1):
 152         and     rTMP1, r7F7F, rWORD1
 153         subi    rSTR, rSTR, 4
 154         add     rTMP1, rTMP1, r7F7F
 155         andc    rTMP3, rTMP2, rTMP1
 156
 157 /* When we get to here, rSTR points to the first word in the string that
 158    contains a zero byte, and rTMP3 has 0x80 for bytes that are zero,
 159    and 0x00 otherwise.  */
 160 L(done0):
 161         cntlzw  rTMP3, rTMP3
 162         subf    rTMP1, rRTN, rSTR
 163         srwi    rTMP3, rTMP3, 3
 164         add     rRTN, rTMP1, rTMP3
 165         blr
 166 #else
 167
 168 L(done0):
 169         addi    rTMP1, rTMP3, -1        /* Form a mask from trailing zeros.  */
 170         andc    rTMP1, rTMP1, rTMP3
 171         cntlzw  rTMP1, rTMP1            /* Count bits not in the mask.  */
 172         subf    rTMP3, rRTN, rSTR
 173         subfic  rTMP1, rTMP1, 32-7
 174         srwi    rTMP1, rTMP1, 3
 175         add     rRTN, rTMP1, rTMP3
 176         blr
 177
 178 L(done1):
 179         addi    rTMP3, rTMP1, -1
 180         andc    rTMP3, rTMP3, rTMP1
 181         cntlzw  rTMP3, rTMP3
 182         subf    rTMP1, rRTN, rSTR
 183         subfic  rTMP3, rTMP3, 32-7-32
 184         srawi   rTMP3, rTMP3, 3
 185         add     rRTN, rTMP1, rTMP3
 186         blr
 187 #endif
 188
 189 END (strlen)
 190 libc_hidden_builtin_def (strlen)