如何在 MSVC 中启用 SSE4.1 和 SSE3（但不是 AVX）答案

【问题标题】：How do I enable SSE4.1 and SSE3 (but NOT AVX) in MSVC如何在 MSVC 中启用 SSE4.1 和 SSE3（但不是 AVX）
【发布时间】：2021-01-11 04:02:33
【问题描述】：

我正在尝试使用 MSVC 启用不同的 simd 支持。

有一个页面谈论启用一些 simd，例如 SSE2、AVX、AVX2 https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/build/reference/arch-x86?redirectedfrom=MSDN&view=vs-2019

但是，它没有提到如何启用其他 simd 优化，例如 SSE4.1、SSE4.2、SSE3 是否可以在不启用 AVX 的情况下启用这些？

另外，在 MSVC2017 /arch:SSE2 中似乎不再支持/需要，我可以假设 SSE3/SSE4.1/SSE4.2 也默认启用吗？

【问题讨论】：

我可以假设 SSE3/SSE4.1/SSE4.2 也是默认启用的吗？ - 不，SSE2 是 x86-64 的基线。每个 x86-64 CPU 都保证有 SSE2。我认为这就是为什么您不需要选择它的原因。但是有些 AMD x86-64 CPU 没有 SSE3，有些 Intel x86-64 CPU 没有 SSE4.1（例如第一代 Core 2）。
不过，我不知道您的问题的答案。您可能只能通过内在函数获得没有 AVX 的 SSE4，因为 MSVC 在这方面很糟糕（或围绕运行时调度模型设计，而不是编译时），但也许有一个 MSVC 选项。您可以使用像 clang 这样的编译器，您可以在其中使用 -O3 -msse4.1 或 -O3 -march=penryn

标签： visual-c++ sse simd sse4

【解决方案1】：

VC++ 编译器没有你想象的那么聪明。以下是这些设置的工作原理。

当您构建 32 位代码并启用 SSE1 或 SSE2 时，它会启用自动向量化到各自的指令集。

当您构建 64 位代码时，SSE1 和 SSE2 都是指令集的一部分，全球所有 AMD64 处理器都需要同时支持这两者。这就是您收到 /arch:SSE2 警告的原因。

当您设置 AVX 时，编译器会做 2 件事，启用自动向量化到 AVX1，还会从遗留给VEX。 VEX 是个好东西，可以将未对齐的 RAM 读取融合到其他指令中。它还解决了可能影响性能的依赖性问题，VEX 编码的vaddps xmm0, xmm0, xmm1 将ymm0 的高16 字节归零，而传统编码的addps xmm0, xmm0, xmm1 将数据保留在那里。

当您设置 AVX2 时，它会进行一些小的优化，尤其是像 _mm_set1_epi32 这样的东西可能会编译成 vpbroadcastd。也像 AVX1 一样将编码切换到 VEX。

注意我用粗体标记了自动。 Microsoft 编译器不执行运行时调度或 cpuid 检查，并且自动矢量化器不使用 SSE3 或 4.1。如果您正在编写手动矢量化代码，编译器将不会执行回退，而是会发出您要求的任何指令。如果存在，AVX/AVX2 设置只会影响它们的编码。

如果您想编写使用 SSE3、SSSE3、SSE 4.1、FMA3、AES、SHA 等的手动矢量化代码，则无需启用任何功能。您只需要包含相关的头文件，并理想地确保在运行时 CPU 拥有它们。对于最后一部分，我通常在启动的早期调用__cpuid 并检查这些位，这是为了显示关于不支持的 CPU 的可理解错误消息，而不是稍后的硬崩溃。

【讨论】：

【解决方案2】：

显然您可以将/arch: 选项以未记录的方式作为/d2... 选项传递。喜欢/d2archAVX。

/d2archSSE42 以这种方式被接受（但不是 SSE41 或 SSE3）。

@Peter 在评论中指出/d2archSSE42 有所作为的案例：https://godbolt.org/z/EsjW4vTne

【讨论】：

使用 SSE4.1 进行自动矢量化的一个很好的候选者是可以使用 pminsd，压缩整数最小值。启用/d2archSSE42 使MSVC 省略检查cmp __isa_available, 2 和回退标量循环（MSVC 是愚蠢的，不知道如何使用SSE2 pcmpgtd 进行回退）。 godbolt.org/z/EsjW4vTne。不过，我必须写出一个条件表达式； MSVC 无法使用 std::min 进行矢量化。 GCC当然很好。此外，pmulld 是一个更简单的矢量化对象，arr[i] *= 1234;，是的，MSVC 也这样做。
@PeterCordes，顺便说一句，MSVC 很快将在bitset 中使用popcnt 和/arch:AVX。 my PR merged;与 PR 中的文件一起查看它：godbolt.org/z/K9vEhnsMx - 请注意，无条件 popcnt 是通过 /arch:AVX 启用的