sysdeps/powerpc/strlen.S

   1 /* Optimized strlen implementation for PowerPC.
   2    Copyright (C) 1997, 1999, 2000 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 Library General Public License as
   7    published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
   8    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    Library General Public License for more details.
  14
  15    You should have received a copy of the GNU Library General Public
  16    License along with the GNU C Library; see the file COPYING.LIB.  If not,
  17    write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  18    Boston, MA 02111-1307, USA.  */
  19
  20 #include <sysdep.h>
  21
  22 /* The algorithm here uses the following techniques:
  23
  24    1) Given a word 'x', we can test to see if it contains any 0 bytes
  25       by subtracting 0x01010101, and seeing if any of the high bits of each
  26       byte changed from 0 to 1. This works because the least significant
  27       0 byte must have had no incoming carry (otherwise it's not the least
  28       significant), so it is 0x00 - 0x01 == 0xff. For all other
  29       byte values, either they have the high bit set initially, or when
  30       1 is subtracted you get a value in the range 0x00-0x7f, none of which
  31       have their high bit set. The expression here is
  32       (x + 0xfefefeff) & ~(x | 0x7f7f7f7f), which gives 0x00000000 when
  33       there were no 0x00 bytes in the word.
  34
  35    2) Given a word 'x', we can test to see _which_ byte was zero by
  36       calculating ~(((x & 0x7f7f7f7f) + 0x7f7f7f7f) | x | 0x7f7f7f7f).
  37       This produces 0x80 in each byte that was zero, and 0x00 in all
  38       the other bytes. The '| 0x7f7f7f7f' clears the low 7 bits in each
  39       byte, and the '| x' part ensures that bytes with the high bit set
  40       produce 0x00. The addition will carry into the high bit of each byte
  41       iff that byte had one of its low 7 bits set. We can then just see
  42       which was the most significant bit set and divide by 8 to find how
  43       many to add to the index.
  44       This is from the book 'The PowerPC Compiler Writer's Guide',
  45       by Steve Hoxey, Faraydon Karim, Bill Hay and Hank Warren.
  46
  47    We deal with strings not aligned to a word boundary by taking the
  48    first word and ensuring that bytes not part of the string
  49    are treated as nonzero. To allow for memory latency, we unroll the
  50    loop a few times, being careful to ensure that we do not read ahead
  51    across cache line boundaries.
  52
  53    Questions to answer:
  54    1) How long are strings passed to strlen? If they're often really long,
  55    we should probably use cache management instructions and/or unroll the
  56    loop more. If they're often quite short, it might be better to use
  57    fact (2) in the inner loop than have to recalculate it.
  58    2) How popular are bytes with the high bit set? If they are very rare,
  59    on some processors it might be useful to use the simpler expression
  60    ~((x - 0x01010101) | 0x7f7f7f7f) (that is, on processors with only one
  61    ALU), but this fails when any character has its high bit set.  */
  62
  63 /* Some notes on register usage: Under the SVR4 ABI, we can use registers
  64    0 and 3 through 12 (so long as we don't call any procedures) without
  65    saving them. We can also use registers 14 through 31 if we save them.
  66    We can't use r1 (it's the stack pointer), r2 nor r13 because the user
  67    program may expect them to hold their usual value if we get sent
  68    a signal. Integer parameters are passed in r3 through r10.
  69    We can use condition registers cr0, cr1, cr5, cr6, and cr7 without saving
  70    them, the others we must save.  */
  71
  72 /* int [r3] strlen (char *s [r3])  */
  73
  74 ENTRY (strlen)
  75
  76 #define rTMP1   r0
  77 #define rRTN    r3      /* incoming STR arg, outgoing result */
  78 #define rSTR    r4      /* current string position */
  79 #define rPADN   r5      /* number of padding bits we prepend to the
  80                            string to make it start at a word boundary */
  81 #define rFEFE   r6      /* constant 0xfefefeff (-0x01010101) */
  82 #define r7F7F   r7      /* constant 0x7f7f7f7f */
  83 #define rWORD1  r8      /* current string word */
  84 #define rWORD2  r9      /* next string word */
  85 #define rMASK   r9      /* mask for first string word */
  86 #define rTMP2   r10
  87 #define rTMP3   r11
  88 #define rTMP4   r12
  89
  90         clrrwi  rSTR, rRTN, 2
  91         lis     r7F7F, 0x7f7f
  92         rlwinm  rPADN, rRTN, 3, 27, 28
  93         lwz     rWORD1, 0(rSTR)
  94         li      rMASK, -1
  95         addi    r7F7F, r7F7F, 0x7f7f
  96 /* That's the setup done, now do the first pair of words.
  97    We make an exception and use method (2) on the first two words, to reduce
  98    overhead.  */
  99         srw     rMASK, rMASK, rPADN
 100         and     rTMP1, r7F7F, rWORD1
 101         or      rTMP2, r7F7F, rWORD1
 102         add     rTMP1, rTMP1, r7F7F
 103         nor     rTMP1, rTMP2, rTMP1
 104         and.    rWORD1, rTMP1, rMASK
 105         mtcrf   0x01, rRTN
 106         bne     L(done0)
 107         lis     rFEFE, -0x101
 108         addi    rFEFE, rFEFE, -0x101
 109 /* Are we now aligned to a doubleword boundary?  */
 110         bt      29, L(loop)
 111
 112 /* Handle second word of pair.  */
 113         lwzu    rWORD1, 4(rSTR)
 114         and     rTMP1, r7F7F, rWORD1
 115         or      rTMP2, r7F7F, rWORD1
 116         add     rTMP1, rTMP1, r7F7F
 117         nor.    rWORD1, rTMP2, rTMP1
 118         bne     L(done0)
 119
 120 /* The loop.  */
 121
 122 L(loop):
 123         lwz     rWORD1, 4(rSTR)
 124         lwzu    rWORD2, 8(rSTR)
 125         add     rTMP1, rFEFE, rWORD1
 126         nor     rTMP2, r7F7F, rWORD1
 127         and.    rTMP1, rTMP1, rTMP2
 128         add     rTMP3, rFEFE, rWORD2
 129         nor     rTMP4, r7F7F, rWORD2
 130         bne     L(done1)
 131         and.    rTMP1, rTMP3, rTMP4
 132         beq     L(loop)
 133
 134         and     rTMP1, r7F7F, rWORD2
 135         add     rTMP1, rTMP1, r7F7F
 136         andc    rWORD1, rTMP4, rTMP1
 137         b       L(done0)
 138
 139 L(done1):
 140         and     rTMP1, r7F7F, rWORD1
 141         subi    rSTR, rSTR, 4
 142         add     rTMP1, rTMP1, r7F7F
 143         andc    rWORD1, rTMP2, rTMP1
 144
 145 /* When we get to here, rSTR points to the first word in the string that
 146    contains a zero byte, and the most significant set bit in rWORD1 is in that
 147    byte.  */
 148 L(done0):
 149         cntlzw  rTMP3, rWORD1
 150         subf    rTMP1, rRTN, rSTR
 151         srwi    rTMP3, rTMP3, 3
 152         add     rRTN, rTMP1, rTMP3
 153         blr
 154 END (strlen)