memcpyを使わずに構造体から配列にコピーしたい

Question

#実現したいこと
これまで構造体から配列にコピーするときにmemcpyを使用していました。しかしmemcpyは処理時間がかかるということなのでmemcpyを使用せずにコピーする方法を模索しています。

#試したコード
分かっていましたがエラーでした。。。。
uint8_t dumy_data[64] = {0};

copy_to_array_little_end(dumy_data,&Mst_to_pc_data_frame_struct,MST_TO_PC_DATA_FRAME_handle_typedef_size);

void copy_to_array_little_end(uint8_t *buffer ,MST_TO_PC_DATA_FRAME_handle_typedef *mst_to_pc_data_frame_struct, uint8_t size)
{
uint8_t tmp_i;

for(tmp_i = 0;tmp_i < size; tmp_i++)
{
buffer = mst_to_pc_data_frame_struct; /構造体のアドレスと配列のアドレスをインクリメントさせながらコピーしたかった/
buffer++;
mst_to_pc_data_frame_struct++;
}
}

#質問
memcpyを使わずに構造体から配列にコピーする方法はありますでしょうか。お手数をおかけしますが宜しくお願い致します。

Answer 1

memcpyは処理時間がかかる

どこのどいつがそんなこと言った? その理由は?
memcpyは"最速コピー"と言っていいぞ?

※ コピーにはそれ相応の時間がかかるから
「コピーせずに済ませられるならそれに越したことはない」
ってニュアンスならわかる。

Comments

[hachimitu]

下記urlの方がいっていました。
http://tandyco.cocolog-nifty.com/blog/2012/09/c-20120908-memc.html
すみません、理由まではわからないです。
サイトでもおっしゃてる様に、memcpyは処理時間がかかるというのは相対的に時間がかかると言っているみたいです。

[hachimitu]

※ memcpyは"最速コピー"と言っていいぞ?
⇒そうなんですか！？
①と②で処理時間計測してみます。ありがとうございましたm(__)m

①
data[0] = 0x12
data[1] = 0x34
sequence = data[0] << 8 | data[1];

②
memcpy(&sequence, data, 2);

[episteme]

「ほんの数バイトのコピー」にmemcpyしたら時間かかるやろから素直に代入しろ。ならそうかもね。

[hachimitu]

※ コピーにはそれ相応の時間がかかるから
「コピーせずに済ませられるならそれに越したことはない」
ってニュアンスならわかる。
⇒なるほど、コピーしたいデータサイズにもよるかもしれませんね。

上の①とかなんかはコピーというより代入とビットシフトだけの処理だから、ブログの人は①の方が処理時間はやいって言ってるかもですね。

[hachimitu]

ちなみに質問の
Q/*構造体のアドレスと配列のアドレスをインクリメントさせながらコピーしたかった*/
ってできるんでしょうか。

もうmemcpyでよい気もしてきましたが。。。

[episteme]

両者のポインタを uint8_t* にキャストしてloopでくるくる回せばできるけど、
それってmemcpyの中でやってることと同じ(かそれ以下)。

[hachimitu]

"それってmemcpyの中でやってることと同じ(かそれ以下)。"
⇒そうですね。了解です。ありがとうございました。すっきりしました。

[pepperleaf]

ん、以前見た memcpyのコード(32bit CPU)は、32bitでコピーしてた。前処理と後処理、何かと思ったら、端数に関する処理及び、場合分け。
従って数バイトだと、単純コピーより、遅い。(と言っても元々、僅かな時間)
あと、CPUがブロック転送命令持ってるとそれ使ってる可能性もあります。

[catsforepaw]

今時のコンパイラーは、最適化が有効ならmemcpyを関数呼び出しではなくCPU命令に展開しますから（しかもかなり賢い）、epistemeさんが回答したように「最速コピー」と考えて間違いありません。memcpyのパフォーマンスを超えるコピーロジックをCで組むのは、たぶん無理です。

[pepperleaf]

catsforepawさん、レアケース(かつ、CPU依存)だと思いますが、
memcpyは、byteアドレスが渡されます。これが、32bit境界(or 64,,,)に一致するかの判断が自動で出来ないケースもあり、そんな場合は、可能です。

[catsforepaw]

pepperleafさん

> 32bit境界(or 64,,,)に一致するかの判断が自動で出来ないケースもあり、

意味がよく判りません。下位ビットをテストすれば自動で判断できると思うのですが……。もしそんなケースがあるのなら、自前でロジックを組む際も判断できないということになり、結局パフォーマンスを上げられませんよね。

[pepperleaf]

まず、渡される引数が、複数の関数を経てくる場合、アライメントの一致は、形式的に分かりません。(設計者なら、32bit x n が分かる事もある)
下位ビットのテストですが、事前に分かっていれば、そもそもテストが不要です。(最初から、 32bit x n のコピーができる)
あまり一般的ではないですが、少しでもって時に使いました。(回答に書いた件。アセンブラ出力見ながら)

[asm]

何バイトコピーするかやコピー先・元アドレスがアライメントされている事がコンパイル時に決定している場合
かつ、使用するCPUが特定できる場合ならばmemcpyよりも高速なコピーはありえます。

が、逆に言えばそこまで考慮しないとmemcpyより高速なコピーはまずないでしょう。

[catsforepaw]

つまり、「アラインメントが一致することが保証された前提のコードを書く」ということですね。まぁ、可能性はなくはないですが、だとしてもC標準のコードではたぶん無理です。memcpyはコンパイラー開発者が威信をかけて最適化しているはずなので（おそらく「*p1 = *p2」のコード展開と共通と思われ）、それを超えるパフォーマンスを出すにはよほどCPUを熟知した上でSIMD組み込み関数等の標準外の機能を駆使しないと。

ちなみに、VC++のmemcpyでは、SSEの128bitレジスターを使いつつ命令の同時実行も考慮したコードが出力されます。これを超えるパフォーマンスを出せといわれてすぐに書ける自信は、私にはありません。

[pepperleaf]

> memcpyはコンパイラー開発者が威信をかけて最適化している
というのも実はレアケース。メジャーなCPUならともかく、組込みあたりだと、結構、???です。ただ、標準関数使っておけば、大抵の場合、問題が少なく、互換性を悩む必要も少ない。

asmさん、言われる通りです。
一応、CPU変わっても動くように、が、頭痛かったです。(ただし、パフォーマンスは別)

Answer 2

下記urlの方がいっていました。

ここで書かれていることを端的に書くと、

int x,y;

x = y; /* 速い */
memcpy(&x, &y, sizeof x); /* 遅い */

そりゃそうです。

Comments

[pepperleaf]

確かに、、、数バイトのデータだと関数呼び出しコストがバカにならない。
> memcpy(&sequence, data, 2);
なんか、昔、よく見た気がする。通信処理に多かったか? 無駄な事すると、思いつつも、うかつに触ってバグの元も困ると、放置してた気がする。

[catsforepaw]

epistemeさんへのコメントで書きましたが、念のためVisual Studio 2019で試したところ、リリースビルドでは両者まったく同じコードが出力されました。

[otn]

へえ。同一プロジェクト内で自前で同名の関数を定義していないことを検知した上でインライン展開するんですかね。

Answer 3

ほとんど、解決になってるみたいですが、参考として、、
処理が遅いという事で、調べたら、バッファクリアで時間が掛かっている事が判明し、その高速化を試みて、その処理(メモリーコピー)を 2,3割減らしたが、全体としては、数% でほとんど効果無し。 何処で使われているか、調べたら、そもそもその関数そのものが不要だった事が判明。なんて事もありました。(結果、体感速度で向上)
処理が遅いと言う場合、それがそもそも必要かどうか検討する必要もあります。

Answer 4

こんにちは。

「memcpyは処理時間がかかる」なんてことはありません。もしかして「コピーは処理時間がかかる」といわれたということはないでしょうか？　要するにコピーしなくてもできるってことでは？
今どきは推奨されないテクニックですが、C言語では使わざる得ないメジャーなテクニックがあります。

uint8_t* dumy_data = (uint8_t*)&Mst_to_pc_data_frame_struct;
for (int i=0; i < MST_TO_PC_DATA_FRAME_handle_typedef_size; ++i)
    printf("%d\n", dummy_data[i]);

（コンパイルしていないので、エラーがでたらごめんなさい。）

Comments

[hachimitu]

回答ありがとうございます。
"もしかして「コピーは処理時間がかかる」といわれたということはないでしょうか？"
⇒はい、僕が参照したurlはそういってました。epistemeさんとも同じような話になりました。
詰まるところ、コピーしたいデータサイズによるだろうと。。。

コードありがとうございます。試してみます！

[hachimitu]

#C
void copy_to_array_little_end(uint8_t *buffer ,MST_TO_PC_DATA_FRAME_handle_typedef *mst_to_pc_data_frame_struct, uint8_t size)
{
buffer = (uint8_t* )&mst_to_pc_data_frame_struct;
}

コピーできなかった。。。。

[episteme]

↑その& 要らなくね?

[hachimitu]

"その& 要らなくね?"
⇒buffer = (uint8_t* )mst_to_pc_data_frame_struct;で
　コピーできました！！ありがとうございます。

間違っていたら指摘していただきたいのですが、この場合
1 "buffer"はuint8_t型ポインタでアドレスを格納できる。
2 (uint8_t* )mst_to_pc_data_frame_structはuint8_t型のポインタで
mst_to_pc_data_frame_struct
全体のアドレス(先頭アドレスから構造体末尾のアドレスまで)が入っている

3　構造体のアドレスをbufferにセットすることでコピーできた

[episteme]

いぃんぢゃね? で、これだとmemcpyより速いって?

[hachimitu]

"いぃんぢゃね? で、これだとmemcpyより速いって?"
⇒違います。ポインタの使い方を確認したかっただけです。
個人的には、memcpyの処理速度うんぬんではなく、"memcpyを使わずにコピーできるの"ってところが知りたかったので。

いろいろと教えてくださり助かりました！ありがとうございました。