Ответ 1
Поскольку мы говорим о максимизации пропускной способности разбора IP-адресов, я предлагаю использовать векторизованное решение.
Вот быстрое решение для x86 (для SSE4.1 или, по крайней мере, SSSE3 для бедных):
__m128i shuffleTable[65536]; //can be reduced 256x times, see @IwillnotexistIdonotexist
UINT32 MyGetIP(const char *str) {
__m128i input = _mm_lddqu_si128((const __m128i*)str); //"192.167.1.3"
input = _mm_sub_epi8(input, _mm_set1_epi8('0')); //1 9 2 254 1 6 7 254 1 254 3 208 245 0 8 40
__m128i cmp = input; //...X...X.X.XX... (signs)
UINT32 mask = _mm_movemask_epi8(cmp); //6792 - magic index
__m128i shuf = shuffleTable[mask]; //10 -1 -1 -1 8 -1 -1 -1 6 5 4 -1 2 1 0 -1
__m128i arr = _mm_shuffle_epi8(input, shuf); //3 0 0 0 | 1 0 0 0 | 7 6 1 0 | 2 9 1 0
__m128i coeffs = _mm_set_epi8(0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1, 0, 100, 10, 1);
__m128i prod = _mm_maddubs_epi16(coeffs, arr); //3 0 | 1 0 | 67 100 | 92 100
prod = _mm_hadd_epi16(prod, prod); //3 | 1 | 167 | 192 | ? | ? | ? | ?
__m128i imm = _mm_set_epi8(-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 6, 4, 2, 0);
prod = _mm_shuffle_epi8(prod, imm); //3 1 167 192 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
return _mm_extract_epi32(prod, 0);
// return (UINT32(_mm_extract_epi16(prod, 1)) << 16) + UINT32(_mm_extract_epi16(prod, 0)); //no SSE 4.1
}
И вот требуемый предварительный расчет для shuffleTable:
void MyInit() {
memset(shuffleTable, -1, sizeof(shuffleTable));
int len[4];
for (len[0] = 1; len[0] <= 3; len[0]++)
for (len[1] = 1; len[1] <= 3; len[1]++)
for (len[2] = 1; len[2] <= 3; len[2]++)
for (len[3] = 1; len[3] <= 3; len[3]++) {
int slen = len[0] + len[1] + len[2] + len[3] + 4;
int rem = 16 - slen;
for (int rmask = 0; rmask < 1<<rem; rmask++) {
// { int rmask = (1<<rem)-1; //note: only maximal rmask is possible if strings are zero-padded
int mask = 0;
char shuf[16] = {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1};
int pos = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
for (int j = 0; j < len[i]; j++) {
shuf[(3-i) * 4 + (len[i]-1-j)] = pos;
pos++;
}
mask ^= (1<<pos);
pos++;
}
mask ^= (rmask<<slen);
_mm_store_si128(&shuffleTable[mask], _mm_loadu_si128((__m128i*)shuf));
}
}
}
Полный код с тестированием доступен здесь. На процессоре Ivy Bridge он печатает:
C0A70103
Time = 0.406 (1556701184)
Time = 3.133 (1556701184)
Это означает, что предлагаемое решение в 7,8 раза быстрее с точки зрения пропускной способности, чем код OP. Он обрабатывает 336 миллионов адресов в секунду (одно ядро 3,4 ГГц).
Теперь я попытаюсь объяснить, как это работает. Обратите внимание, что в каждой строке списка вы можете увидеть содержимое только что вычисленного значения. Все массивы печатаются в порядке малых порядков (хотя set intrinsics используют big-endian).
Прежде всего, мы загружаем 16 байтов из неравномерного адреса командой lddqu. Обратите внимание, что в 64-битном режиме память выделяется 16-байтовыми кусками, поэтому это работает хорошо автоматически. В 32-битном случае теоретически это может вызвать проблемы с доступом за пределы диапазона. Хотя я не верю, что это действительно возможно. Последующий код будет работать правильно независимо от значений в байтах после конца. В любом случае, вы должны убедиться, что каждый IP-адрес занимает не менее 16 байт памяти.
Затем мы вычитаем "0" из всех символов. После этого '.' превращается в -2, а нуль переходит в -48, все цифры остаются неотрицательными. Теперь мы принимаем битмаску с признаками всех байтов с _mm_movemask_epi8.
В зависимости от значения этой маски, мы получаем нетривиальную 16-байтную тасовую маску из таблицы поиска shuffleTable. Стол довольно большой: всего 1 Мб. И это требует довольно много времени, чтобы прекомпостировать. Тем не менее, он не занимает драгоценное пространство в кэше процессора, потому что на самом деле используются только 81 элемента из этой таблицы. Это связано с тем, что каждая часть IP-адреса может быть одной, двумя, тремя цифрами длиной = > , следовательно, всего 81 вариант.
Обратите внимание, что случайные байт-бит после окончания строки в принципе могут привести к увеличению объема памяти в таблице поиска.
EDIT: вы можете найти версию, измененную @IwillnotexistIdonotexist в комментариях, которая использует таблицу поиска только размером 4Kb (хотя она немного медленнее).
Гениальная _mm_shuffle_epi8 внутренняя позволяет нам изменять порядок байтов с помощью нашей маски тасов. В результате XMM-регистр содержит четыре 4-байтовых блока, каждый блок содержит цифры в порядке малозначности. Мы преобразуем каждый блок в 16-разрядное число на _mm_maddubs_epi16, за которым следует _mm_hadd_epi16. Затем мы переупорядочиваем байты регистра, так что весь IP-адрес занимает более низкие 4 байта.
Наконец, мы извлекаем нижние 4 байта из регистра XMM в регистр GP. Это делается с помощью встроенного SSE4.1 (_mm_extract_epi32). Если у вас его нет, замените его на другую строку, используя _mm_extract_epi16, но она будет работать немного медленнее.
Наконец, вот сгенерированная сборка (MSVC2013), так что вы можете проверить, что ваш компилятор не вызывает ничего подозрительного:
lddqu xmm1, XMMWORD PTR [rcx]
psubb xmm1, xmm6
pmovmskb ecx, xmm1
mov ecx, ecx //useless, see @PeterCordes and @IwillnotexistIdonotexist
add rcx, rcx //can be removed, see @EvgenyKluev
pshufb xmm1, XMMWORD PTR [r13+rcx*8]
movdqa xmm0, xmm8
pmaddubsw xmm0, xmm1
phaddw xmm0, xmm0
pshufb xmm0, xmm7
pextrd eax, xmm0, 0
P.S. Если вы все еще читаете это, обязательно просмотрите комментарии =)