gcc -mavx2 foo.c

Question

当使用C的GCC向量扩展时，如何检查向量上的所有值是否为零？

例如：

#include <stdint.h>

typedef uint32_t v8ui __attribute__ ((vector_size (32)));

v8ui*
foo(v8ui *mem) {
    v8ui v;
    for ( v = (v8ui){ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
          v[0] || v[1] || v[2] || v[3] || v[4] || v[5] || v[6] || v[7];
          mem++)
        v &= *(mem);

    return mem;
}

SSE4.2有PTEST指令允许运行类似for条件的测试，但GCC生成的代码只是解包向量并逐个检查单个元素：

.L2:
        vandps  (%rax), %ymm1, %ymm1
        vmovdqa %xmm1, %xmm0
        addq    $32, %rax
        vmovd   %xmm0, %edx
        testl   %edx, %edx
        jne     .L2
        vpextrd $1, %xmm0, %edx
        testl   %edx, %edx
        jne     .L2
        vpextrd $2, %xmm0, %edx
        testl   %edx, %edx
        jne     .L2
        vpextrd $3, %xmm0, %edx
        testl   %edx, %edx
        jne     .L2
        vextractf128    $0x1, %ymm1, %xmm0
        vmovd   %xmm0, %edx
        testl   %edx, %edx
        jne     .L2
        vpextrd $1, %xmm0, %edx
        testl   %edx, %edx
        jne     .L2
        vpextrd $2, %xmm0, %edx
        testl   %edx, %edx
        jne     .L2
        vpextrd $3, %xmm0, %edx
        testl   %edx, %edx
        jne     .L2
        vzeroupper
        ret

有没有办法让GCC在不恢复使用内在函数的情况下为其生成有效的测试？

更新：作为参考，代码使用内置于(V)PTEST的不可移植的GCC：

typedef uint32_t v8ui __attribute__ ((vector_size (32)));
typedef long long int v4si __attribute__ ((vector_size (32)));

const v8ui ones = { 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };

v8ui*
foo(v8ui *mem) {
    v8ui v;
    for ( v = ones;
          !__builtin_ia32_ptestz256((v4si)v,
                                    (v4si)ones);
          mem++)
        v &= *(mem);

    return mem;
}

Answer 1

gcc 4.9.2 -O3 -mavx2（在64位模式下）没有意识到它可以ptest使用||或|。

|版本使用vmovd和vpextrd提取向量元素，并将内容与32位寄存器之间的7 or个insn组合在一起。所以它非常糟糕，并没有利用任何仍会产生相同逻辑真值的简化。

||版本同样糟糕，并且每次都提取相同的元素，但每个版本都会test / jne。< / p>

所以在这一点上，你不能依靠GCC识别这样的测试并做任何远程高效的事情。（pcmpeq / movmsk / test是另一个不会很糟糕的序列，但gcc也不能生成它。）

Answer 2

不会对vptest有帮助吗？如果您正在考虑性能，有时您会对本机类型提供的内容感到惊讶。下面是一些使用vanilla memcmp（）的代码以及vptest指令（通过相应的内部函数使用）。我没有时间这些功能。

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <immintrin.h>

typedef uint32_t v8ui __attribute__ ((vector_size (32)));

v8ui*
foo1(v8ui *mem)
{   
    v8ui v = (v8ui){ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };

    if (memcmp(mem, &v, sizeof (v8ui)) == 0) {
            printf("Ones\n");
    } else {
            printf("NOT Ones\n");
    }

    return mem;
}

v8ui*
foo2(v8ui *mem)
{   
    v8ui v = (v8ui){ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
    __m256i a, b;

    a = _mm256_loadu_si256((__m256i *)(&v));
    b = _mm256_loadu_si256((__m256i *)(&mem));

    if (!_mm256_testz_si256(a, b)) {
            printf("NOT Ones\n");
    } else {
            printf("Ones\n");
    }

    return mem;
}

int
main()
{
    v8ui v = (v8ui){ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
    foo1(&v);
    foo2(&v);
}

编译标志：

gcc -mavx2 foo.c

卫生署！直到现在我才发现你想让GCC在不使用内在函数的情况下生成vptest指令。无论如何我都会留下代码。

Answer 3

如果编译器不够自动以自动生成优化，则有三个选项：

获取新编译器。
手动生成优化（例如，使用测试中的内在函数和其他答案）。
修改编译器以自动生成优化。

您已经使用gcc扩展自动排除了第一个选项，但llvm / clang可能会为您扩展这些扩展。

你已经公然排除了第二种选择。

第三种选择似乎是我最好的选择。 gcc是开源的，所以你可以制作（并提交）你自己的更改。如果您可以修改gcc以自动生成此优化（理想情况下来自100％标准C），那么您不仅可以实现生成此优化的目标，而且不会将crud引入您的程序，但您还将节省无数的手动优化（尤其是将来锁定你使用特定编译器的非标准版本。

使用向量扩展时让GCC生成PTEST指令

3 个答案:

gcc -mavx2 foo.c