🤖️ ChatGPT 成了我的新老师

[xiaoxiaojx]

之前看 Node.js 下面这部分代码不懂复杂的位运算里面的门门道道, 且因为 Google 理解不了上下文又找不到答案, 于是尝试询问了一下 🤖️ ChatGPT, 它准确的为我解答了疑惑!

我: 下面代码中的位运算做了什么事

for (auto& s : stdio) {
    const int fd = &s - stdio;

    struct stat tmp;
    if (-1 == fstat(fd, &tmp)) {
      CHECK_EQ(errno, EBADF);  // Program closed file descriptor.
      continue;
    }
    bool is_same_file =
        (s.stat.st_dev == tmp.st_dev && s.stat.st_ino == tmp.st_ino);
    if (!is_same_file) continue;  // Program reopened file descriptor.

    int flags;
    do flags = fcntl(fd, F_GETFL);
    while (flags == -1 && errno == EINTR);  // NOLINT
    CHECK_NE(flags, -1);

    if (O_NONBLOCK & (flags ^ s.flags)) {
      flags &= ~O_NONBLOCK;
      flags |= s.flags & O_NONBLOCK;

      int err;
      do err = fcntl(fd, F_SETFL, flags);
      while (err == -1 && errno == EINTR);  // NOLINT
      CHECK_NE(err, -1);
    }

🤖️ ChatGPT:

上面的代码主要进行了如下操作：

• 获取文件描述符的状态（stat）结构体信息；
• 判断状态信息中的设备号（st_dev）和 inode 号（st_ino）是否和 stdio 中的文件状态信息匹配，如果不匹配，说明程序重新打开了这个文件描述符，直接 continue 进行下一个文件描述符的处理；
• 获取文件描述符的标志（flags）信息；
• 判断标志中是否设置了 O_NONBLOCK；
• 如果标志中 O_NONBLOCK 被设置，需要将其重新设置为 stdio 中保存的值，这里进行位运算将 O_NONBLOCK 从 flags 中移除（flags &= ~O_NONBLOCK），再从 stdio 中获取 O_NONBLOCK 并进行或运算（flags |= s.flags & O_NONBLOCK），最终得到更新后的 flags 值；
• 调用 fcntl 函数设置 flags 新值。

因此，位运算主要是进行了上述的标志位处理操作，如将 O_NONBLOCK 移除或者更新标志位的值。

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我: O_NONBLOCK & (flags ^ s.flags) 这行代码有什么作用

🤖️ ChatGPT:

这段代码是用于判断文件描述符的非阻塞标志是否需要更新的。解释如下：

• O_NONBLOCK 是一个文件描述符的标志，表示文件描述符使用非阻塞 IO 操作；
• flags 是文件描述符当前的标志位，s.flags 是记录文件描述符原始状态的标志位；
• ^ 表示异或操作，其结果为二进制位不同的位置设置为 1，相同的位置设置为 0；
• O_NONBLOCK & (flags ^ s.flags) 的结果为 0，请看下面的解释：
  若原来标记为阻塞状态（即flags中无非阻塞标记，O_NONBLOCK为0），则 s.flags 中 O_NONBLOCK 为1，则按位异或后，则非共同位置的O_NONBLOCK两次异或得1，显然位值不同，最终结果为1，由于与O_NONBLOCK按位与为0，所以结果为0；
  若原来标记为非阻塞状态（即flags中有非阻塞标记，O_NONBLOCK为1），则 s.flags 中 O_NONBLOCK 为0，则按位异或后，则非共同位置的O_NONBLOCK两次异或又得1，最终结果为0（0&1=0）；
  若原来和 s.flags 都为非阻塞状态，则二者的标记值都是 1，按位异或后，只有 O_NONBLOCK 位不同，最终结果为1。

因此，O_NONBLOCK & (flags ^ s.flags) 的结果为 0 表示原来和 s.flags 都是阻塞状态，或者原来和 s.flags 都是非阻塞状态且标志位相同，不需要更新文件描述符的标志，否则需要更新文件描述符的非阻塞标志。

我: 那为什么这行代码不写成 flags == O_NONBLOCK

🤖️ ChatGPT:

这行代码不能写成 flags == O_NONBLOCK，因为一个文件描述符的标记可能包含多种标记。

具体来说，文件描述符可以包括多个不同的标记。例如，文件描述符同时可以具有阻塞（非非阻塞）和读取标志；或者同时拥有阻塞、非阻塞和写入标志等等。

因此，如果我们只检查文件描述符的常规标记 O_NONBLOCK 是否已经被设置，将无法考虑其它标记的是否发生更改，如果在标记发生更改时忽略了这些情况，可能会导致文件 I/O 行为出现问题。

而 O_NONBLOCK & (flags ^ s.flags) 的作用是识别 O_NONBLOCK 标记是否发生更改，只有标记发生更改才进行后续处理，保证文件描述符的所有标记都被考虑在内。

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我: 怎么理解下面两行代码

flags &= ~O_NONBLOCK;
flags |= s.flags & O_NONBLOCK;

🤖️ ChatGPT:

这两行代码是用于更新文件描述符的标志位，具体解释如下：

• flags &= ~O_NONBLOCK 表示将 flags 变量中的 O_NONBLOCK 标志位清零，也就是将 flags 中 O_NONBLOCK 对应的二进制位置为 0，具体方法是将 ~O_NONBLOCK(二进制除 O_NONBLOCK 位外都为 1) 取反运算，即为 O_NONBLOCK 位设置为 0；
• flags |= s.flags & O_NONBLOCK 表示将从 stdio 结构体中保存的文件描述符的状态 s.flags 中取出 O_NONBLOCK 位（如果存在的话），然后将其设置到 flags 中对应的位置。具体方法是使用 & 运算将 s.flags 中的 O_NONBLOCK 标志位取出，再将其与 flags 做 |（按位或）运算，将 O_NONBLOCK 位的值设置到 flags 中。
  综合这两行代码的操作，我们可以理解为：

清除原有的 O_NONBLOCK 标志位；
将 stdio 结构体中保存的文件描述符状态中的 O_NONBLOCK 位的值复制到 flags 中。
这样就完成了标志位的更新，并确保它们包含在更新的标志中。

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我: 赋值运算符的性能会差一点吗

🤖️ ChatGPT:

相对于位运算符，赋值运算符的性能要低一些。这是因为赋值运算符涉及到读取和写入变量的操作，而位运算符只是对变量的二进制位进行计算。

在具体实现中，赋值运算符的操作需要进行内存访问和操作系统调用等操作，其开销会比位运算符大。而位运算符通常只是在 CPU 的寄存器中进行操作，不需要大量内存访问和 I/O 调用，执行速度更快，所以位运算符的性能比赋值运算符要好。

但是，对于一些场景，在代码可读性和易维护性等方面，可能需要使用赋值运算符来代替位运算符。例如，一些位运算符的作用不太容易理解，会使代码变得难以维护。在这种情况下，使用更易于理解的赋值运算符，可能会更有益。

总之，在编写代码时，需要根据实际情况选择适合的运算符，考虑性能、可读性和可维护性等方面的因素。