Duff的设备在其他语言中是否适用？

Question

许多年前，当Tom Duff在解决一个紧急的图形输入/输出问题时，他展开了一个循环，并创建了他的Duff's Device，如下所示：

dsend(to, from, count)
char *to, *from;
int count;
{
    int n = (count + 7) / 8;
    switch (count % 8) {
    case 0: do { *to = *from++;
    case 7:      *to = *from++;
    case 6:      *to = *from++;
    case 5:      *to = *from++;
    case 4:      *to = *from++;
    case 3:      *to = *from++;
    case 2:      *to = *from++;
    case 1:      *to = *from++;
           } while (--n > 0);
    }
}

(请注意，这里使用的是旧式函数参数 - 这不是错误。)

这种编码直接源于汇编语言思维和C语言编码，并依赖于C语言中的case语句穿透。在其他编程语言中，这种交错控制结构的创造性是否可行呢？

- Shannon Nelson

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什么是“旧式函数参数”？ - Koray Tugay

Answer 1

您可以在支持计算GOTO语句的任何语言中完成它（Fortran、某些BASIC等）。

- Dave

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但是，如果无法动态计算GOTO应跳转的地址，那么它会变得非常繁琐，以至于不再值得。因此，我认为在像PHP这样的动态语言中并不是一个好主意... - Janus Troelsen

Answer 2

它适用于C++。

但请注意，生成的代码取决于您的编译器。特别是，当我使用GCC针对ARM架构编译Duff设备时，无论优化级别如何，生成的ARM汇编程序都不够优化（我认为GCC将其转换为跳转表）。

最终，我只能手动编写汇编程序。

- tpdi

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当编译器不会进行太多优化时（这正是Duff提出此方法的时期），它是有效的。问题在于每一步都有两种流程：落下和“case”标签，需要一个非常好的编译器才能理解它不需要刷新寄存器等操作。而且，一个这么好的编译器可能已经能够展开原始实现中的循环了。尽管如此，这仍然是一个不错的面试问题 :) - The Archetypal Paul

Answer 3

Duff的设备本质上是一种计算型的goto，在许多其他语言中也可以实现 - 汇编语言（当然）和FORTRAN是直接支持它们的几种语言。

- Michael Burr

Answer 4

我在JavaScript中非常成功地使用它来加速大数组处理。我希望我也能在C#中使用它。

- Gary

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可以。清理的情况不需要与循环相同。展开循环n/8次，然后在末尾执行7个条件步骤。考虑到它是用于大型数组的，最后7个步骤中的任何小的低效都会被忽略。 - The Archetypal Paul

保罗，如果清理代码不同于循环代码，那么我认为它就不能再被称为达夫设备了。达夫设备不仅仅是关于循环展开，而是使用“switch”语句跳转到循环展开的中间部分。 - Rob Kennedy

Answer 5

即使不能这样使用，您仍然可以有两个循环：

dsend(to, from, count)
char *to, *from;
int count;
{
    int n;
    for(n=0; n!=count/8; n+=8){
        *to = *from++;
        *to = *from++;
        *to = *from++;
        *to = *from++;
        *to = *from++;
        *to = *from++;
        *to = *from++;
        *to = *from++;
    }
    for(; n!=count; n++)
    {
        *to = *from++;
    }
}

当然，使用较小的count会使速度稍慢，但它更易读，在不同编程语言中更易移植，并且在使用大型count时产生非常相似的效果。

- Euri Pinhollow