在汇编程序中派生优化的strlen？

Question

以下代码能够确定DWORD的一个或多个字节是否设置为0。

mov eax, value
mov edx, 07EFEFEFFh
add edx, eax
xor eax, 0FFFFFFFFh
xor eax, edx
and eax, 081010100h

例如，如果我们输入34323331h，则eax = 0 然而，如果我们输入1字节设置为00的内容，例如34003231h，则eax！= 0

我知道这段代码的作用，但我不明白它是如何做到的。这在数学上如何工作？有人可以用比特向我解释这个过程以及它是如何得出的吗？

它应该相对简单，但我无法看到它

Answer 1

我将从右边的0开始计算位数。

简答：

将11111111添加到零字节（00000000）时，溢出位（第8位）不与value + 0x7EFEFEFF的溢出相同位。

将11111111添加到非零字节时，溢出位（第8位） 与value + 0x7EFEFEFF相同的溢出位不同。

程序只检查这些位。

答案很长：

这是代码的数学表示（a是值）：

result = ((a + magic) ^ !a) & !magic

，其中

• magic是0x7EFEFEFF
• ^表示按位xor
• &表示按位和
• !表示按位反转，也称为xor'd 0xFFFFFFFF

要了解0x7EFEFEFF的作用，请查看它的二进制表示：

01111110 11111110 11111110 11111111

0是魔术溢出位。这些是8,16,24和31位。

让我们看一些例子。

示例1：eax = 0x00000000

a         = 00000000 00000000 00000000 00000000
a+magic   = 01111110 11111110 11111110 11111111
!a        = 11111111 11111111 11111111 11111111

当我们a+magic与!a xor时，我们得到：

result    = 10000001 00000001 00000001 00000000

这里看看魔术位。它们都是1。

然后，我们只需0又称and 10000001 00000001 00000001 00000000结果清除其余位（这里都是!magic）。如您所知，and为0只是将0分配给该位，而and为1对该位没有任何作用。

最终结果：

10000001 00000001 00000001 00000000

示例2：eax = 0x00000001

a         = 00000000 00000000 00000000 00000001
a+magic   = 01111110 11111110 11111111 00000000
!a        = 11111111 11111111 11111111 11111110

当我们a+magic与!a xor时，我们得到：

result    = 10000001 00000001 00000000 11111110

看看神奇的位。第16,24和31位为1.第8位为0.

• 第8位表示第一个字节。如果第一个字节不为零，则此时第8位变为1。否则就是0。
• 第16位表示第二个字节。相同的逻辑。
• 第24位代表第三个字节。
• 第31位代表第四个字节。

然后我们再次使用and !magic结果清除非魔术位。

最终结果：

10000001 00000001 00000000 00000000

示例3：eax = 0x34003231

a         = 00110100 00000000 00110010 00110001
a+magic   = 10110010 11111111 00110001 00110000
!a        = 11001011 11111111 11001101 11001110

当我们a+magic与!a xor时，我们得到：

result    = 01111001 00000000 11111100 11111110

只有第24位是1

清除非魔术位后，最终结果是：

00000001 00000000 00000000 00000000

示例4：eax = 0x34323331

a         = 00110100 00110010 00110011 00110001
a+magic   = 10110011 00110001 00110010 00110000
!a        = 11001011 11001101 11001100 11001110

当我们a+magic与!a xor时，我们得到：

result    = 01111000 11111100 11111110 11111110

清除非魔术位后，最终结果是：

00000000 00000000 00000000 00000000 (zero)

---

我写了一个用于演示的测试用例：

#include <stdint.h> // uint32_t
#include <stdio.h> // printf

//assumes little endian
void printBits(size_t const size, void const * const ptr)
{
    unsigned char *b = (unsigned char*) ptr;
    unsigned char byte;
    int i, j;

    for (i = size - 1; i >= 0; i--) {
        for (j = 7; j >= 0; j--) {
            byte = b[i] & (1 << j);
            byte >>= j;
            printf("%u", byte);
        }

        printf(" ");
    }
}

int main()
{
    uint32_t a = 0;
    uint32_t d = 0;
    const uint32_t magic = 0x7EFEFEFF;
    const uint32_t magicRev = magic ^ 0xFFFFFFFF;

    const uint32_t numbers[] = {
        0x00000000, 0x00000001, 0x34003231,
        0x34323331, 0x01010101
    };


    for (int i = 0; i != sizeof(numbers) / sizeof(numbers[ 0 ]); i++) {
        a = numbers[ i ];
        d = magic;

        printf("a:            ");
        printBits(sizeof(a), &a);
        printf("\n");

        d = a + d;

        printf("a+magic:      ");
        printBits(sizeof(d), &d);
        printf("\n");

        a = a ^ 0xFFFFFFFF;

        printf("!a:           ");
        printBits(sizeof(a), &a);
        printf("\n");

        a = a ^ d;

        printf("result:       ");
        printBits(sizeof(a), &a);
        printf("\n");

        a = a & magicRev;

        printf("              ");
        printBits(sizeof(a), &a);

        if (a == 0) {
            printf(" (zero)\n");
        } else {
            printf(" (at least one)\n");
        }

        printf("\n");
    }

    return 0;
}