Linux中比较两个字符串的前count个字符的汇编实现

比较两个字符串的前 count 个字符strncmp

static inline int strncmp(const char * cs,const char * ct,size_t count)
{
register int __res;
int d0, d1, d2;
__asm__ __volatile__(
        "1:\tdecl %3\n\t"
        "js 2f\n\t"
        "lodsb\n\t"
        "scasb\n\t"
        "jne 3f\n\t"
        "testb %%al,%%al\n\t"
        "jne 1b\n"
        "2:\txorl %%eax,%%eax\n\t"
        "jmp 4f\n"
        "3:\tsbbl %%eax,%%eax\n\t"
        "orb $1,%%al\n"
        "4:"
                     :"=a" (__res), "=&S" (d0), "=&D" (d1), "=&c" (d2)
                     :"1" (cs),"2" (ct),"3" (count));
return __res;
}

1. 函数功能概述

这是一个用内联汇编实现的 strncmp 函数，用于比较两个字符串的前 count 个字符

2. 代码分段详解

2.1. 第一段：函数声明和变量定义

static inline int strncmp(const char * cs,const char * ct,size_t count)
{
    register int __res;
    int d0, d1, d2;

• static inline 表示内联函数，调用时直接展开
• const char * cs 第一个字符串指针
• const char * ct 第二个字符串指针
• size_t count 要比较的最大字符数
• register int __res 寄存器变量存储比较结果
• d0, d1, d2 临时变量用于汇编约束

2.2. 第二段：内联汇编开始和循环控制

    __asm__ __volatile__(
        "1:\tdecl %3\n\t"
        "js 2f\n\t"

• __asm__ __volatile__ 开始内联汇编块
• 1:\tdecl %3 标签1：递减计数器 count（操作数3）
• js 2f 如果结果为负（符号位为1），跳转到标签2（count减到-1表示比较完成）

2.3. 第三段：字符加载和比较

        "lodsb\n\t"
        "scasb\n\t"

• lodsb 从 [esi] 加载字节到 al，同时 esi 加1（加载 cs 的字符）
• scasb 比较 al 与 [edi] 的字节，同时 edi 加1（比较 ct 的字符）

2.4. 第四段：字符比较结果判断

        "jne 3f\n\t"
        "testb %%al,%%al\n\t"
        "jne 1b\n"

• jne 3f 如果字符不相等，跳转到标签3
• testb %%al,%%al 测试当前字符是否为0（字符串结束符）
• jne 1b 如果不是0，跳转回标签1继续循环

2.5. 第五段：字符串相等的情况

        "2:\txorl %%eax,%%eax\n\t"
        "jmp 4f\n"

• 2:\txorl %%eax,%%eax 标签2：将 eax 清零（返回0，表示字符串相等）
• jmp 4f 跳转到标签4（函数结束）

2.6. 第六段：字符串不相等的情况

        "3:\tsbbl %%eax,%%eax\n\t"
        "orb $1,%%al\n"
        "4:"

• 3:\tsbbl %%eax,%%eax 标签3：带借位减法，eax = eax - eax - CF
  • 如果 cs 的字符 < ct 的字符，CF=1，结果为 -1 (0xFFFFFFFF)
  • 如果 cs 的字符 > ct 的字符，CF=0，结果为 0
• orb $1,%%al 将 al 的最低位置1
  • 如果原来是 -1 (0xFF)，置1后还是 -1 (0xFF)
  • 如果原来是 0，置1后变成 1
• 4: 标签4：函数结束标签

2.7. 第七段：汇编约束条件

                     :"=a" (__res), "=&S" (d0), "=&D" (d1), "=&c" (d2)
                     :"1" (cs),"2" (ct),"3" (count));

输出操作数：

• "=a" (__res)：__res 绑定到 eax 寄存器（结果值）
• "=&S" (d0)：d0 绑定到 esi 寄存器（& 表示早期破坏）
• "=&D" (d1)：d1 绑定到 edi 寄存器
• "=&c" (d2)：d2 绑定到 ecx 寄存器

输入操作数：

• "1" (cs)：cs 使用与操作数1相同的约束（esi）
• "2" (ct)：ct 使用与操作数2相同的约束（edi）
• "3" (count)：count 使用与操作数3相同的约束（ecx）

2.8. 第八段：函数返回

    return __res;
}

• 返回比较结果

3. 函数工作流程图

是 否 不相等 相等 是0 不是0 开始strncmp count递减 count < 0? 设置eax=0
字符串相等 lodsb加载cs字符
scasb比较ct字符 字符相等? 根据CF标志设置返回值
字符为0?
字符串结束? 返回0 返回-1或1

寄存器使用说明

寄存器	用途
eax	存储当前字符和最终结果
esi	源字符串 cs 指针
edi	目标字符串 ct 指针
ecx	计数器 count

4. 汇编指令详解

• decl：递减操作数
• js：符号标志为1时跳转（结果为负）
• lodsb：从 [esi] 加载字节到 al，esi++
• scasb：比较 al 与 [edi]，设置标志位，edi++
• jne：不相等时跳转
• testb：测试字节值
• xorl：异或操作（用于清零）
• sbbl：带借位减法
• orb：或操作（用于置位）

5. 返回值说明

返回值	含义
0	两个字符串在比较范围内完全相同
-1	cs 字符串小于 ct 字符串
1	cs 字符串大于 ct 字符串

6.比较逻辑

1. 逐字符比较：每次比较一个字符对
2. 三种终止条件 ：
   • 达到 count 限制（所有字符都相等）
   • 遇到不相等的字符
   • 遇到字符串结束符 \0
3. 结果计算 ：
   • 完全相等：返回 0
   • 不相等：根据字符的ASCII值差返回 -1 或 1

7. 函数功能总结

主要功能 ：比较两个字符串的前 count 个字符。

特点：

• 使用内联汇编实现，效率极高
• 正确处理字符串结束符和比较长度限制
• 使用标准的字符串比较返回值约定
• 利用 x86 字符串操作指令优化性能

这个实现充分展示了如何用汇编语言高效实现字符串操作，特别适合在内核等性能关键的场景中使用