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C中诸如isdigit

看到CSDN首页一篇blog—— 。文中提到的算法暂不议论,单单看回复——一个网友指责楼主使用Char.IsNumber(str,i)的效率不如(r[i]<'0' || str[i]>'9')这种方法高,楼主连声表示认同——真的令我感慨万分,隔行如隔山呀。这话怎么说?C#这种不开源的语言使多少人对其实现产生了误解,我不是说C#程序员对效率算法研究不及C程序员,我是想说开源的ANSI C绝对能使程序员更准确的理解其实现的本质,从而不会错用、误用代码而不自知。

我对C#实现理解不深,因此我来谈谈C中诸如isdigit(c)、isalpha(c)之类函数的实现,借而推断上述讨论的正确性。

很多初学者都认为isalnum(c)是这样写的(我最初也是这么人为的):

				
						inline
				
				
						 int
				 isdigit(char c)
{   return c>='0'&&c<'9';
}


我当初甚至认为,这种写法已经是非常高效了。直到某一天我开始学习Linux kernel source,我才真正见识了前辈的高效算法,真的眩的令人膛目结舌。下面这段代码摘自Linux 0.11 kernel,大家看看再说:)

0 /*
  0  *  linux/lib/ctype.h
  0  *
  1  *  (C) 1991  Linus Torvalds
  2  */
 
  3
  4
#define _U      0x01    /* upper */

  5
#define _L      0x02    /* lower */
  6
#define _D      0x04    /* digit */
  7
#define _C      0x08    /* cntrl */
  8
#define _P      0x10    /* punct */
  9
#define _S      0x20    /* white space (space/lf/tab) */
10
#define _X      0x40    /* hex digit */
11
#define _SP     0x80    /* hard space (0x20) */
12
13
extern unsigned char _ctype[];
14
extern char _ctmp;
15
16
#define isalnum(c) ((_ctype+1)[c]&(_U|_L|_D))
17
#define isalpha(c) ((_ctype+1)[c]&(_U|_L))
18
#define iscntrl(c) ((_ctype+1)[c]&(_C))
19
#define isdigit(c) ((_ctype+1)[c]&(_D))
20
#define isgraph(c) ((_ctype+1)[c]&(_P|_U|_L|_D))
21
#define islower(c) ((_ctype+1)[c]&(_L))
22
#define isprint(c) ((_ctype+1)[c]&(_P|_U|_L|_D|_SP))
23
#define ispunct(c) ((_ctype+1)[c]&(_P))
24
#define isspace(c) ((_ctype+1)[c]&(_S))
25
#define isupper(c) ((_ctype+1)[c]&(_U))
26
#define isxdigit(c) ((_ctype+1)[c]&(_D|_X))
27
28
#define isascii(c) (((unsigned) c)<=0x7f)
29
#define toascii(c) (((unsigned) c)&0x7f)
30
31
#define tolower(c) (_ctmp=c,isupper(_ctmp)?_ctmp-('A'-'a'):_ctmp)
32
#define toupper(c) (_ctmp=c,islower(_ctmp)?_ctmp-('a'-'A'):_ctmp)
33
34
#endif
35

  1
/*
  2  *  linux/lib/ctype.c
  3  *
  4  *  (C) 1991  Linus Torvalds
  5  */

  6
  7
#include <ctype.h>
  8
  9
char _ctmp;
10
unsigned char _ctype[] = {0x00,                 /* EOF */
11
_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,                        /* 0-7 */
12
_C,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C,_C,         /* 8-15 */
13
_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,                        /* 16-23 */
14
_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,                        /* 24-31 */
15
_S|_SP,_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,                    /* 32-39 */
16
_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,                        /* 40-47 */
17
_D,_D,_D,_D,_D,_D,_D,_D,                        /* 48-55 */
18
_D,_D,_P,_P,_P,_P,_P,_P,                        /* 56-63 */
19
_P,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U,      /* 64-71 */
20
_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,                        /* 72-79 */
21
_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,                        /* 80-87 */
22
_U,_U,_U,_P,_P,_P,_P,_P,                        /* 88-95 */
23
_P,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L,      /* 96-103 */
24
_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,                        /* 104-111 */
25
_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,                        /* 112-119 */
26
_L,_L,_L,_P,_P,_P,_P,_C,                        /* 120-127 */
27 0
,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                /* 128-143 */
28 0
,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                /* 144-159 */
29 0
,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                /* 160-175 */
30 0
,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                /* 176-191 */
31 0
,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                /* 192-207 */
32 0
,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                /* 208-223 */
33 0
,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                /* 224-239 */
34 0
,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};               /* 240-255 */
35
36

此一段代码一看便知高下。^_^

我不认为C#的构架师是个笨笨,决计做不出来一个用大家反复调用的底层API函数还不及一段用户组合代码效率高的蠢事来,所以我认为“Char.IsNumber(str,i)的效率不如(r[i]<'0' || str[i]>'9')”绝对是个谬论!

 

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乾坤一笑 写于2005年1月19日  转载请标明出处和原文链接


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经过刚刚实际测试,VC++6.0&win2k编译环境下,编译器自动去除了inline前缀。所以改用宏的方法测试,得到结果如下。
#define isdigit(c) ((c)>='0'&&(c)<'9')
10: bool a=isdigit(c);
0040103C movsx eax,byte ptr [ebp-4]
00401040 cmp eax,30h
00401043 jl main+37h (00401057)
00401045 movsx ecx,byte ptr [ebp-4]
00401049 cmp ecx,39h
0040104C jge main+37h (00401057)
0040104E mov dword ptr [ebp-0Ch],1
00401055 jmp main+3Eh (0040105e)
00401057 mov dword ptr [ebp-0Ch],0
0040105E mov dl,byte ptr [ebp-0Ch]
00401061 mov byte ptr [ebp-8],dl

#define isdigit(c) ((_ctype+1)[c]&(_D))
29: bool a=isdigit(c);
0040103C movsx eax,byte ptr [ebp-4]
00401040 xor ecx,ecx
00401042 mov cl,byte ptr _ctype+1 (00422301)[eax]
00401048 and ecx,4
0040104B neg ecx
0040104D sbb ecx,ecx
0040104F neg ecx
00401051 mov byte ptr [ebp-8],cl

总共节省了三条指令。

实际如果精简代码,则可以达到九条指令的状态,大致如下:
#define isdigit(c) ((c)>='0'&&(c)<'9')
10: bool a=isdigit(c);
0040103C movsx eax,byte ptr [ebp-4]
00401040 cmp eax,30h
00401043 jl main+37h (00401057)
00401049 cmp eax,39h
0040104C jge main+37h (00401057)
0040104E mov dl,1
00401055 jmp main+3Eh (0040105e)
00401057 mov dl,0
00401061 mov byte ptr [ebp-8],dl

可以看出,两者效率的差异仅仅在一两条指令上,仅仅是编写小型程序并不值得。不过如果是大规模定义此类宏,又有很多非连续的(例如Hex)。那么后者显然值得这些代价。
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楼主,我是《判断一个字符串是否全是数字的多种方法及其性能比较(C#实现)》一文的作者,先不说我那篇文章的水平怎么样(其实已经遭到了很多批评),我但就你这篇文章谈一下看法。
首先,C#不是C,而楼主却把两者混为一潭。既然楼主承认“我对C#实现理解不深”,却又怎么敢由“C中诸如isdigit(c)、isalpha(c)之类函数的实现”来推断““Char.IsNumber(str,i)的效率不如(r[i]<'0' || str[i]>'9')”绝对是个谬论!”呢?你怎么知道Char.IsNumber(str,i)是通过调用isdigit(char c)来写的呢?你的猜测错了,根本就不是。我通过Reflactor对Framework进行了反编译,得到了Char.IsNumber的实现(用微软提供的ildasm可以得到IL的代码,结论是一样的):
这是Char.IsNumber(string,int)的实现:
public static bool IsNumber(string s, int index)
{
if (s == null)
{
throw new ArgumentNullException("s");
}
if (index >= s.Length)
{
throw new ArgumentOutOfRangeException("index");
}
return char.IsNumber(s[index]);
}

被调用的char.IsNumber(char)实现如下:
public static bool IsNumber(char c)
{
return CharacterInfo.IsNumber(c);
}

继续追踪,CharacterInfo.IsNumber(c)的实现:
public static bool IsNumber(char ch)
{
UnicodeCategory category1 = CharacterInfo.GetUnicodeCategory(ch);
if ((category1 != UnicodeCategory.DecimalDigitNumber) && (category1 != UnicodeCategory.LetterNumber))
{
return (category1 == UnicodeCategory.OtherNumber);
}
return true;
}

继续,CharacterInfo.GetUnicodeCategory(ch)的实现:
public static UnicodeCategory GetUnicodeCategory(char ch)
{
return CharacterInfo.InternalGetUnicodeCategory(ch);
}

还有,CharacterInfo.InternalGetUnicodeCategory(ch)的实现:
internal static unsafe UnicodeCategory InternalGetUnicodeCategory(char ch)
{
byte num1 = CharacterInfo.m_pDataTable[ch >> 8];
ushort num2 = CharacterInfo.m_pLevel2WordOffset[(num1 << 4) + ((ch >> 4) & '\x000f')];
byte num3 = CharacterInfo.m_pDataTable[num2 + (ch & '\x000f')];
return (UnicodeCategory) num3;
}

好了,终于结束了。一个Char.IsNumber(str,i)就是通过上面的一系列调用来实现的,你说效率如何?如果不信可以自己去验证。

Char.IsNumber(str,i)判断的是Unicode字符,而不仅仅是ASCII字符,我在你批判的那篇文章中也提到了,Char.IsNumber(str,i)可以判断全角的1,所以调用是麻烦了一些,不过功能是增加了。可见,楼主的批判是毫无道理的。
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posted on 2009-02-06 16:13 向左向右走 阅读(1253) 评论(1)  编辑 收藏 引用 所属分类: C/C++学习资料库

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# re: C中诸如isdigit 2012-07-20 13:37 dragoo1

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