在C语言中，“达夫设备”（Duff's Device）是一种奇特的、但合法的编程技巧，主要用于优化循环展开（loop unrolling），尤其是在处理数据复制操作时。它以其发明者丹·达夫（Dan Duff）的名字命名。
什么是达夫设备？
达夫设备的核心思想是将循环的迭代次数与switch语句的case标签巧妙地结合起来，以实现循环展开。循环展开是一种优化技术，旨在减少循环的迭代次数，通过在每次循环中执行更多的工作来减少循环控制的开销。
传统的循环展开通常需要手动复制循环体多次，但达夫设备提供了一种更紧凑、更灵活的方式，特别是在处理复制字节数不是循环展开因子整数倍的情况时。
达夫设备的工作原理
假设我们需要将 count 个字节从 from 指向的内存位置复制到 to 指向的内存位置，并希望使用循环展开来提高效率，例如每次循环处理8个字节。
以下是达夫设备的基本结构：
代码解释
- 计算迭代次数 n:
- int n = (count + 7) / 8; 这行代码计算了循环需要迭代的次数。 (count + 7) 确保了即使 count 不是 8 的倍数，也能向上取整到最接近的 8 的倍数。例如，如果 count 是 10，(10 + 7) / 8 结果为 2，意味着循环将至少迭代两次。
- switch (count % 8):
- count % 8 计算了 count 除以 8 的余数。这个余数决定了 switch 语句的入口点。
- switch 语句的 case 标签是倒序排列的 (case 0 到 case 7)，并且每个 case 标签后面都跟着一个复制操作 *to = *from++;。
- 关键点： case 语句没有 break。这意味着，如果 count % 8 的结果是例如 5，程序会从 case 5: 开始执行，然后顺序执行 case 4:, case 3:, case 2:, case 1:, case 0: 以及 do-while 循环体内的代码。
- do-while 循环:
- do { ... } while (--n > 0); 这是一个 do-while 循环，它至少会执行一次循环体。
- 循环体内部包含了 8 个 case 标签（虽然看起来像是 case 标签，但由于 switch 的入口点，实际执行的 case 数量取决于 count % 8 的结果）。
- *to = *from++; 在每个 case 中，执行字节复制操作，并将 from 指针递增。
- --n > 0 递减循环计数器 n，并检查是否大于 0，以决定是否继续循环。
达夫设备是一种巧妙但晦涩的C语言编程技巧，用于优化循环展开的数据复制操作。虽然它在某些特定场景下可能提高效率，但其极差的可读性和现代编译器优化能力使得在现代编程中不常使用。
理解达夫设备更多的是为了了解C语言的灵活性和历史上的优化技巧，而不是在日常编程中直接应用。在大多数情况下，更清晰、更易于维护的代码，并依赖编译器的优化，是更好的选择。