linux: bits/in.h: sync with latest kernel headers
[glibc.git] / sysdeps / i386 / memchr.S
blobf82e894ca459f143932e32d3e5a2cd5a76bc7211
1 /* memchr (str, chr, len) -- Return pointer to first occurrence of CHR in STR
2          less than LEN.  For Intel 80x86, x>=3.
3    Copyright (C) 1994-2014 Free Software Foundation, Inc.
4    This file is part of the GNU C Library.
5    Contributed by Ulrich Drepper <drepper@gnu.ai.mit.edu>
6    Optimised a little by Alan Modra <Alan@SPRI.Levels.UniSA.Edu.Au>
7    This version is developed using the same algorithm as the fast C
8    version which carries the following introduction:
9    Based on strlen implementation by Torbjorn Granlund (tege@sics.se),
10    with help from Dan Sahlin (dan@sics.se) and
11    commentary by Jim Blandy (jimb@ai.mit.edu);
12    adaptation to memchr suggested by Dick Karpinski (dick@cca.ucsf.edu),
13    and implemented by Roland McGrath (roland@ai.mit.edu).
15    The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
16    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
17    License as published by the Free Software Foundation; either
18    version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
20    The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
21    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
22    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
23    Lesser General Public License for more details.
25    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
26    License along with the GNU C Library; if not, see
27    <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
29 #include <sysdep.h>
30 #include "asm-syntax.h"
32 #define PARMS   4+8             /* space for 2 saved regs */
33 #define RTN     PARMS
34 #define STR     RTN
35 #define CHR     STR+4
36 #define LEN     CHR+4
38         .text
39 ENTRY (__memchr)
41         /* Save callee-safe registers used in this function.  */
42         pushl %esi
43         cfi_adjust_cfa_offset (4)
44         pushl %edi
45         cfi_adjust_cfa_offset (4)
46         cfi_rel_offset (edi, 0)
48         /* Load parameters into registers.  */
49         movl STR(%esp), %eax    /* str: pointer to memory block.  */
50         movl CHR(%esp), %edx    /* c: byte we are looking for.  */
51         movl LEN(%esp), %esi    /* len: length of memory block.  */
52         cfi_rel_offset (esi, 4)
54         /* If my must not test more than three characters test
55            them one by one.  This is especially true for 0.  */
56         cmpl $4, %esi
57         jb L(3)
59         /* At the moment %edx contains CHR.  What we need for the
60            algorithm is CHR in all bytes of the dword.  Avoid
61            operations on 16 bit words because these require an
62            prefix byte (and one more cycle).  */
63         movb %dl, %dh           /* Now it is 0|0|c|c */
64         movl %edx, %ecx
65         shll $16, %edx          /* Now c|c|0|0 */
66         movw %cx, %dx           /* And finally c|c|c|c */
68         /* Better performance can be achieved if the word (32
69            bit) memory access is aligned on a four-byte-boundary.
70            So process first bytes one by one until boundary is
71            reached. Don't use a loop for better performance.  */
73         testb $3, %al           /* correctly aligned ? */
74         je L(2)                 /* yes => begin loop */
75         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte */
76         je L(9)                 /* target found => return */
77         incl %eax               /* increment source pointer */
78         decl %esi               /* decrement length counter */
79         je L(4)                 /* len==0 => return NULL */
81         testb $3, %al           /* correctly aligned ? */
82         je L(2)                 /* yes => begin loop */
83         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte */
84         je L(9)                 /* target found => return */
85         incl %eax               /* increment source pointer */
86         decl %esi               /* decrement length counter */
87         je L(4)                 /* len==0 => return NULL */
89         testb $3, %al           /* correctly aligned ? */
90         je L(2)                 /* yes => begin loop */
91         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte */
92         je L(9)                 /* target found => return */
93         incl %eax               /* increment source pointer */
94         decl %esi               /* decrement length counter */
95         /* no test for len==0 here, because this is done in the
96            loop head */
97         jmp L(2)
99       /* We exit the loop if adding MAGIC_BITS to LONGWORD fails to
100          change any of the hole bits of LONGWORD.
102          1) Is this safe?  Will it catch all the zero bytes?
103          Suppose there is a byte with all zeros.  Any carry bits
104          propagating from its left will fall into the hole at its
105          least significant bit and stop.  Since there will be no
106          carry from its most significant bit, the LSB of the
107          byte to the left will be unchanged, and the zero will be
108          detected.
110          2) Is this worthwhile?  Will it ignore everything except
111          zero bytes?  Suppose every byte of LONGWORD has a bit set
112          somewhere.  There will be a carry into bit 8.  If bit 8
113          is set, this will carry into bit 16.  If bit 8 is clear,
114          one of bits 9-15 must be set, so there will be a carry
115          into bit 16.  Similarly, there will be a carry into bit
116          24.  If one of bits 24-31 is set, there will be a carry
117          into bit 32 (=carry flag), so all of the hole bits will
118          be changed.
120          3) But wait!  Aren't we looking for CHR, not zero?
121          Good point.  So what we do is XOR LONGWORD with a longword,
122          each of whose bytes is CHR.  This turns each byte that is CHR
123          into a zero.  */
126         /* Each round the main loop processes 16 bytes.  */
128         ALIGN (4)
130 L(1):   movl (%eax), %ecx       /* get word (= 4 bytes) in question */
131         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
132         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
133                                    are now 0 */
134         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
135                                    carry bits reported for each byte which
136                                    is *not* 0 */
138         /* According to the algorithm we had to reverse the effect of the
139            XOR first and then test the overflow bits.  But because the
140            following XOR would destroy the carry flag and it would (in a
141            representation with more than 32 bits) not alter then last
142            overflow, we can now test this condition.  If no carry is signaled
143            no overflow must have occurred in the last byte => it was 0. */
144         jnc L(8)
146         /* We are only interested in carry bits that change due to the
147            previous add, so remove original bits */
148         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
150         /* Now test for the other three overflow bits.  */
151         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
152         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
153                                    the addition will not result in 0.  */
155         /* If at least one byte of the word is CHR we don't get 0 in %edi.  */
156         jnz L(8)                /* found it => return pointer */
158         /* This process is unfolded four times for better performance.
159            we don't increment the source pointer each time.  Instead we
160            use offsets and increment by 16 in each run of the loop.  But
161            before probing for the matching byte we need some extra code
162            (following LL(13) below).  Even the len can be compared with
163            constants instead of decrementing each time.  */
165         movl 4(%eax), %ecx      /* get word (= 4 bytes) in question */
166         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
167         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
168                                    are now 0 */
169         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
170                                    carry bits reported for each byte which
171                                    is *not* 0 */
172         jnc L(7)                /* highest byte is CHR => return pointer */
173         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
174         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
175         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
176                                    the addition will not result in 0.  */
177         jnz L(7)                /* found it => return pointer */
179         movl 8(%eax), %ecx      /* get word (= 4 bytes) in question */
180         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
181         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
182                                    are now 0 */
183         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
184                                    carry bits reported for each byte which
185                                    is *not* 0 */
186         jnc L(6)                /* highest byte is CHR => return pointer */
187         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
188         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
189         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
190                                    the addition will not result in 0.  */
191         jnz L(6)                /* found it => return pointer */
193         movl 12(%eax), %ecx     /* get word (= 4 bytes) in question */
194         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
195         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
196                                    are now 0 */
197         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
198                                    carry bits reported for each byte which
199                                    is *not* 0 */
200         jnc L(5)                /* highest byte is CHR => return pointer */
201         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
202         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
203         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
204                                    the addition will not result in 0.  */
205         jnz L(5)                /* found it => return pointer */
207         /* Adjust both counters for a full round, i.e. 16 bytes.  */
208         addl $16, %eax
209 L(2):   subl $16, %esi
210         jae L(1)                /* Still more than 16 bytes remaining */
212         /* Process remaining bytes separately.  */
213         cmpl $4-16, %esi        /* rest < 4 bytes? */
214         jb L(3)                 /* yes, than test byte by byte */
216         movl (%eax), %ecx       /* get word (= 4 bytes) in question */
217         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
218         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
219                                    are now 0 */
220         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
221                                    carry bits reported for each byte which
222                                    is *not* 0 */
223         jnc L(8)                /* highest byte is CHR => return pointer */
224         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
225         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
226         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
227                                    the addition will not result in 0.  */
228         jne L(8)                /* found it => return pointer */
229         addl $4, %eax           /* adjust source pointer */
231         cmpl $8-16, %esi        /* rest < 8 bytes? */
232         jb L(3)                 /* yes, than test byte by byte */
234         movl (%eax), %ecx       /* get word (= 4 bytes) in question */
235         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
236         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
237                                    are now 0 */
238         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
239                                    carry bits reported for each byte which
240                                    is *not* 0 */
241         jnc L(8)                /* highest byte is CHR => return pointer */
242         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
243         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
244         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
245                                    the addition will not result in 0.  */
246         jne L(8)                /* found it => return pointer */
247         addl $4, %eax           /* adjust source pointer */
249         cmpl $12-16, %esi       /* rest < 12 bytes? */
250         jb L(3)                 /* yes, than test byte by byte */
252         movl (%eax), %ecx       /* get word (= 4 bytes) in question */
253         movl $0xfefefeff, %edi  /* magic value */
254         xorl %edx, %ecx         /* XOR with word c|c|c|c => bytes of str == c
255                                    are now 0 */
256         addl %ecx, %edi         /* add the magic value to the word.  We get
257                                    carry bits reported for each byte which
258                                    is *not* 0 */
259         jnc L(8)                /* highest byte is CHR => return pointer */
260         xorl %ecx, %edi         /* ((word^charmask)+magic)^(word^charmask) */
261         orl $0xfefefeff, %edi   /* set all non-carry bits */
262         incl %edi               /* add 1: if one carry bit was *not* set
263                                    the addition will not result in 0.  */
264         jne L(8)                /* found it => return pointer */
265         addl $4, %eax           /* adjust source pointer */
267         /* Check the remaining bytes one by one.  */
268 L(3):   andl $3, %esi           /* mask out uninteresting bytes */
269         jz L(4)                 /* no remaining bytes => return NULL */
271         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte with CHR */
272         je L(9)                 /* equal, than return pointer */
273         incl %eax               /* increment source pointer */
274         decl %esi               /* decrement length */
275         jz L(4)                 /* no remaining bytes => return NULL */
277         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte with CHR */
278         je L(9)                 /* equal, than return pointer */
279         incl %eax               /* increment source pointer */
280         decl %esi               /* decrement length */
281         jz L(4)                 /* no remaining bytes => return NULL */
283         cmpb %dl, (%eax)        /* compare byte with CHR */
284         je L(9)                 /* equal, than return pointer */
286 L(4):   /* no byte found => return NULL */
287         xorl %eax, %eax
288         jmp L(9)
290         /* add missing source pointer increments */
291 L(5):   addl $4, %eax
292 L(6):   addl $4, %eax
293 L(7):   addl $4, %eax
295         /* Test for the matching byte in the word.  %ecx contains a NUL
296            char in the byte which originally was the byte we are looking
297            at.  */
298 L(8):   testb %cl, %cl          /* test first byte in dword */
299         jz L(9)                 /* if zero => return pointer */
300         incl %eax               /* increment source pointer */
302         testb %ch, %ch          /* test second byte in dword */
303         jz L(9)                 /* if zero => return pointer */
304         incl %eax               /* increment source pointer */
306         testl $0xff0000, %ecx   /* test third byte in dword */
307         jz L(9)                 /* if zero => return pointer */
308         incl %eax               /* increment source pointer */
310         /* No further test needed we we know it is one of the four bytes.  */
311 L(9):   popl %edi               /* pop saved registers */
312         cfi_adjust_cfa_offset (-4)
313         cfi_restore (edi)
314         popl %esi
315         cfi_adjust_cfa_offset (-4)
316         cfi_restore (esi)
318         ret
319 END (__memchr)
321 weak_alias (__memchr, memchr)
322 libc_hidden_builtin_def (memchr)