奇技指南
今天為大家分享一篇關于Go優化的文章，文章中會介紹一些技巧，通過這些技巧，我們可以事半功倍的提升程式性能。這些技巧隻需要我們對程式稍加調整，不需要大的改動。希望能對大家有所幫助。
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前言
通過這篇文章，您可以了解以下内容：
- CPU寄存器的一些知識;
- 函數調用的過程;
- 彙編的一些知識;
- glibc 中 memcpy和memset的使用;
- 彙編中memcpy和memset是如何實作的;
閑話不多說，今天來看看彙編中如何實作memcpy和memset(腦子裡快速回憶下你最後一次接觸彙編是什麼時候......)
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函數是如何被調用的
棧的簡單介紹
- 棧對函數調用來說特别重要，它其實就是程序虛拟位址空間中的一部分，當然每個線程可以設定單獨的調用棧(可以使用者指定，也可以系統自動配置設定); 棧由棧基址(%ebp)和棧頂指針(%esp)組成，這兩個元素組成一個棧幀,棧一般由高位址向低位址增長，将資料壓棧時%esp減小，反之增大
- 調用一個新函數時，會産生一個新的棧幀，即将老的%ebp壓棧，然後将%ebp設定成跟目前的%esp一樣的值即可。函數傳回後，之前壓棧的資料依然出棧，這樣最終之前進棧的%ebp也會出棧，即調用函數之前的棧幀被恢複了，也正是這種機制支撐了函數的多層嵌套調用
不管是寫Windows程式還是Linux程式，也不管是用什麼語言來寫程式，我們經常會把某個獨立的功能抽出來封裝成一個函數，然後在需要的地方調用即可。看似簡單的用法，那它背後是如何實作的呢？一般分為四步：
- 傳遞參數，通常我們使用棧來傳遞參數，先将所有參數都壓棧處理;
- 儲存所調用的函數的下面一條指令的位址，就是我們執行完要調用的函數，拿到結果後程式接着從哪裡繼續運作的位置，通常我們也将其壓入棧裡儲存;
- 跳轉到被調用的函數，進行前面所說的棧幀的切換，然後執行函數主體；
- 函數傳回，清理目前棧，之前壓棧的元素都退棧，最終恢複到老的棧幀，傳回在第二步儲存的指令位址，繼續程式的運作。
函數調用規則
函數一般都會有多個參數，我們根據函數調用時，
- 參數壓棧的方向(參數從左到右入棧，還是從右到左入棧);
- 函數調用完是函數調用者負責将之前入棧的參數退棧，還是被調用函數本身來作等;
這兩點(其實還有一點，就是代碼被編譯後，生成新函數名的規則，跟我們這裡介紹的關系不大)來分類函數的調用方式：
- stdcall: 函數參數由右向左入棧, 函數調用結束後由被調用函數清除棧内資料;
- cdecl: 函數參數由右向左入棧, 函數調用結束後由函數調用者清除棧内資料;
- fastcall: 從左開始不大于4位元組的參數放入CPU的EAX,ECX,EDX寄存器，其餘參數從右向左入棧, 函數調用結束後由被調用函數清除棧内資料; 這種方式最大的不同是用寄存器來存參數，是以它fast。
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glibc中的memcpy
我們先來看下glibc中的memcpy , 原型如下：
從src拷貝連續的n個位元組資料到dest中, 不會有任何的記憶體越界檢查。
大家有興趣的話可以考慮下上面的代碼輸出是什麼？
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彙編實作的memcpy
說來慚愧，彙編代碼作者本人也不會寫。不過我們可以參考linux源碼裡面的實作，這相對還是比較權威的吧。
它的實作位于 arch/x86/boot/copy.S, 檔案開頭有這麼一行注釋Copyright (C) 1991, 1992 Linus Torvalds， 看起來應該是大神親手寫下的。我們來看一看:
- CPU的衆多通用寄存器有%esi和%edi, 它們一個是源址寄存器，一個是目的寄存器，常被用來作串操作，我們的這個memcpy最終就是将%esi指向的内容拷貝到%edi中，因為這種代碼在linux源碼中是被辨別成了.code16, 所有這裡都隻用到這兩個寄存器的低16位：%si和%di；
- 代碼的第一，二句儲存目前的%si和%di到棧中；
- 這段代碼實際上是fastcall調用方式，void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
- 其中 dest 被放在了%ax寄存器，src被放在了%dx, n被放在了%cx;
- movw %ax, %di, 将dest放入%di中，movw %dx, %s，将stc放入%si中；
- 一個位元組一個位元組的拷貝太慢了，我們四個位元組四個位元組的來，shrw $2, %cx，看看參數n裡面有幾個4, 我們就需要循環拷貝幾次，循環的次數存在%cx中，因為後面還要用到這個%cx, 是以計算之前先将其壓棧儲存 pushw %cx；
- rep; movsl， rep重複執行movsl這個操作，每執行一次%cx的内容就減一，直到為0。movsl每次從%si中拷貝4個位元組到%di中。這其實就相當于一個for循環copy；
- 參數n不一定能被4整除，剩下的餘數，我們隻能一個位元組一個位元組的copy了。
- rep; movsb一個位元組一個位元組的copy剩下的内容;
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glibc中的memset
我們先來看下glibc中的memset, 原型如下：
這個函數的作用是用第二個參數的最低位一個位元組來填充s位址開始的n個位元組，盡管第二個參數是個int, 但是填充時隻會用到它最低位的一個位元組。
你可以試一下下面代碼的輸出：
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彙編實作的memset
我們還是來看一下arch/x86/boot/copy.S中的實作：
- 不同于memcpy，這裡不需要%si源址寄存器，隻需要目的寄存器，是以我們先将其壓棧儲存 pushw %di;
- 參考void *memset(void *s, int c, size_t n)可知，參數s被放在了%ax寄存器；參數n被放在了%cx寄存器;參數c被放在了%dl寄存器，這裡隻用到了%edx寄存器的最低一個位元組，是以對于c這個參數不管你是幾個位元組，其實多隻有最低一個位元組被用到；
- 和memcpy一樣，一次一個位元組的操作太慢了，一次四個位元組吧，假設參數c的最低一個位元組是0x11, 那麼一次set四個位元組的話，就是0x11111111:
imull $0x01010101,%eax這句話就是把0x11變成0x11111111。
- rep; stosl，rep重複執行stosl 這個操作，每執行一次%cx的内容就減一，直到為0。stosl每次從%eax中拷貝4個位元組到%di中。這其實就相當于一個for循環copy；
-
參數n不一定能被4整除，剩下的餘數，我們隻能一個位元組一個位元組的copy了。
andw $3, %cx 就是對%cx取餘，看還剩下多少位元組沒copy;
- rep; stosl 一個位元組一個位元組的copy剩下的内容;
好了，到這裡這次的内容就結束了，有疏漏之處，歡迎指正。
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