基本介紹
最佳化背景,原版代碼,實現機制,性能表現,史特勞斯魯普版代碼,
最佳化背景
在編程時，循環展開注重於利用批量處理，減少總處理分支數。而在串列複製數據時，當總循環次數無法被展開後循環的增量整除時，一般就用直接跳轉到展開後循環體中部的方式，完成剩餘數據的複製流程。
因此，根據循環展開的思想，針對串列複製數據的需要，湯姆·達夫以每次疊代時賦最多8個值的方式，用C語言寫出了一個最佳化實現，成功最佳化了串列複製的效率。
原版代碼
若要將數組元素複製進存儲器映射輸出暫存器，較為直接的做法如下所示：
do { /* count > 0 assumed （假定count的初始值大於0） */ *to = *from++; /* Note that the 'to' pointer is NOT incremented （注意此處的指針變數to指向並未改變） */ } while(--count > 0);達夫洞察到，若在這一過程中將一條switch和一個循環相結合，則可展開循環，實現如下所示：
send(to, from, count)register short *to, *from;register count;{ register 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); }}實現機制
達夫設備基於彙編語言編程中常用的“在複製時最小化判斷數和分支數”所用算法，並以C語言實現。代碼看起來雖與環境格格不入，但仍可與C兼容，其因有二：
一方面，C語言對switch語句的規範較松。達夫設備發明時，正值《C程式設計語言》第一版引領C語言規範，而按其中規定，在switch控制語句內，條件標號（case）可以出現在任意子語句之前，充作其前綴。另外，若未加入break語句，則在switch語句在根據條件判定，跳轉到對應標號，並開始執行後，控制流會無視其餘條件標號限定，一直執行到switch嵌套語句的末尾，此即switch語句的“掉落”（fall-through）特性。利用以上特性，這段代碼便可從連續地址中將count個數據複製到存儲器映射輸出暫存器中。
另一方面，C語言對跳轉到循環內部提供了支持，因而此處的switch/case語句便可跳轉到循環內部。
許多C語言編譯器會仿效彙編語言的編程方式，將switch語句轉換為轉移表，從而提高執行效率。在C語言中，switch語句默認的“掉落”特性長期以來亦備受爭議，而達夫也發覺，“這段代碼成為了這一討論中某些觀點的論據，但我不確定到底是支持還是否定（這些觀點）。”
性能表現
從速度上說，由於採用了循環展開技巧，使所需處理的分支數減少，從而降低了在處理分支時，中斷與刷新流水線的巨大運算開銷，因而相較於簡單、直接的循環代碼，這段代碼的執行效率較高。另外，由代碼易知，若不帶switch語句，則這段代碼只能複製8*n個數據項，而若count無法為8整除，則仍有count%8（即count除於8的餘數）項未處理；有鑒於此，此間嵌入了switch/case語句，負責處理剩餘數據。
但是，達夫設備亦有其局限性。在某些環境下，利用switch/case語句處理剩餘數據項，有時並非最優選擇；相對應的，若採用雙循環機制（先實現一個展開後循環，複製8*n個數據項，而後再實現另一循環，複製剩餘數據項），可能反倒更快。究其肇因，則常是由於編譯器無法針對達夫設備進行最佳化，但亦可能是因某些架構的流水線與轉移預測機制有所差異。除此以外，據測試看，當從XFree86 Server 4.0代碼中清理掉所有達夫設備代碼後，執行性能卻大幅提升。因此，若打算使用達夫設備，最好先針對所用的硬體架構、最佳化等級和編譯器對達夫設備進行基準測試，而後再做定奪。
史特勞斯魯普版代碼
原版的達夫設備僅能滿足將數據複製到一個（存儲器映射）暫存器的需求。若要在存儲地址間串列複製數據，則在每次引用指針to時，都需進行一次自增操作，如下所示：
*to++ = *from++;
此版代碼摘自比雅尼·史特勞斯特魯普著《C++程式設計語言》一書的“這段代碼有何用？（what does this code do?）”練習部分，而他之所以如此修改，很可能是因考慮到編程新手一般對存儲器映射輸出暫存器一無所知。值得一提的是，針對串列複製的需求，標準C語言庫提供了memcpy函式，而其效率不會比史特勞斯魯普版的達夫設備低，並可能包含了針對特定架構的最佳化，從而進一步大幅提升執行效率。
