某日二师兄参加XXX科技公司的C++工程师开发岗位第31面:
面试官:
strcpy
函数使用过吧?二师兄:用过。
面试官:这个函数有什么作用?
二师兄:主要用做字符串复制,将于字符从一个位置复制到另一个位置。
面试官:
strncpy
函数也使用过吧,和strcpy
有何不同?二师兄:
strncpy
多了一个size_t
的参数,用于避免缓冲区溢出。面试官:能否实现一个
strncpy
函数?二师兄:好的。
void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
{
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
*(dest + i) = *(src + i);
}
}
面试官:额。。如果
strlen(src) < n
会发生什么?二师兄:嗯。。那要做个判断。。
void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
{
size_t len = strlen(src) > n ? n : strlen(src);
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
*(dest + i) = *(src + i);
}
}
面试官:如果
strlen(dest) < n
呢?二师兄:因为
n
是程序员传入进来的,且无法知晓dest的长度,所以这个n
要程序员保证它的正确性。面试官:有没有更简洁的写法?比如利用指针的自增?
二师兄:让我想想。。
void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
{
while(n-- && (*dest++ = *src++));
}
面试官:如果用户传入的
src
是字符串常量,会发生什么?二师兄:额。。。让我想想。。明白了,要在
src
前加上const
修饰符:
void strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
{
while(n-- && (*dest++ = *src++));
}
面试官:有一些操作需要
strcpy
嵌套strcpy
,如果要实现这个功能,需要做哪些修改?二师兄:你说的是
strncpy(strncpy(...)...)
这种操作吗?面试官:是的。
二师兄:那么需要返回
dest
地址:
char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
{
char *ret = dest;
while (n-- && (*dest++ = *src++));
return ret;
}
面试官:如果
src
和dest
的内存地址有重叠,会发生什么?二师兄:这要分为两种情况,第一种情况:
dest < src < dest+n
:
二师兄:此时并不需要特殊的处理,拷贝完成后,整个字符串是这样的:
二师兄:虽然
src
被覆写了,但是dest
的内容是正确的。二师兄:第二种情况,
src < dest <src+n
;
二师兄:如果直接拷贝,结果会变成这样:
二师兄:此时
dest
的内容是错误的。所以我们需要对这种情况做特殊处理:
char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
{
char *ret = dest;
size_t len = strlen(src) > n ? n :strlen(src);
if(src < dest && dest < src + len) //需要从尾部开始拷贝
{
const char* s = src + len - 1;
char* d = dest + len - 1;
while(len --) *d-- = *s--;
return ret;
}
while (n-- && (*dest++ = *src++));
return ret;
}
面试官:嗯。有没有什么办法对以上的代码做一些性能上的优化?
二师兄:可以使用
SIMD(Single Instruction Multiple Data)
指令对strncpy
函数做一些优化。*dest++ = *src++
每次只能复制一个字节的内容,而SIMD
每次可以复制超过一个字节的内容,当数据量大的时候,效率会有明显的提升。面试官:写过
SIMD
相关的代码吗?二师兄:只是听说过,没有用过。
面试官:好的,今天就到这里,请回去等通知吧。
什么是SIMD
?SIMD
真的能够提升效率吗?
SIMD
是一种常见的并行计算技术,一条指令可以同时处理多个数据,所以它可以减少指令的数量,从而提高处理速度。
在X86_64
架构下,SIMD
的指令集主要包括MMX
、SSE
、AVX
。
下面代码演示如果使用SIMD
技术加速大容量字符串的拷贝:
#include <emmintrin.h>
void strncpy_simd(char *dest, const char *src, size_t n)
{
size_t len = strlen(src) > n ? n : strlen(src);
__m128i *d = (__m128i *)dest;
const __m128i *s = (const __m128i *)src;
while (len >= sizeof(__m128i))
{
_mm_storeu_si128(d++, _mm_loadu_si128(s++));
len -= sizeof(__m128i);
}
char *dc = (char *)d;
const char *sc = (const char *)s;
while (len--)
{
*dc++ = *sc++;
}
}
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