从 64 位无符号整数初始化 __m128 类型

Question

_mm_set_epi64 和类似的 *_epi64 指令似乎使用并依赖于 __m64 类型。我想初始化一个__m128类型的变量，使其高64位为0，低64位设置为x，其中x的类型为uint64_t（或类似的无符号64 位类型）。这样做的“正确”方式是什么？

最好以独立于编译器的方式完成。

Answer 1

回答您有关如何将 64 位值加载到 XMM 寄存器的低 64 位同时将高 64 位归零_mm_loadl_epi64(&x)will do exactly what you want 的问题。

关于to _mm_set_epi64 我曾经说过，查看Agner Fog 的Vector Class Library 的源代码可以回答关于SO 上SSE/AVX 的95% 的问题。 Agner 为多个编译器以及 64 位和 32 位实现了这个（来自文件 vectori128.h）。请注意，MSVC 32 位 Agner 的解决方案说“这是低效的，但其他解决方案更糟”。我想这就是神秘主义者所说的“没有好的方法”。

Vec2q(int64_t i0, int64_t i1) {
#if defined (_MSC_VER) && ! defined(__INTEL_COMPILER)
        // MS compiler has no _mm_set_epi64x in 32 bit mode
#if defined(__x86_64__)                                    // 64 bit mode
#if _MSC_VER < 1700
        __m128i x0 = _mm_cvtsi64_si128(i0);                // 64 bit load
        __m128i x1 = _mm_cvtsi64_si128(i1);                // 64 bit load
        xmm = _mm_unpacklo_epi64(x0,x1);                   // combine
#else
        xmm = _mm_set_epi64x(i1, i0);
#endif
#else   // MS compiler in 32-bit mode
        union {
            int64_t q[2];
            int32_t r[4];
        } u;
        u.q[0] = i0;  u.q[1] = i1;
        // this is inefficient, but other solutions are worse
        xmm = _mm_setr_epi32(u.r[0], u.r[1], u.r[2], u.r[3]);
#endif  // __x86_64__
#else   // Other compilers
        xmm = _mm_set_epi64x(i1, i0);
#endif
};

Answer 2

最常见的“标准”内在函数是_mm_set_epi64x。

对于缺少_mm_set_epi64x 的平台，您可以像这样定义替换宏：

#define _mm_set_epi64x(m0, m1) _mm_set_epi64(_m_from_int64(m0), _m_from_int64(m1))

Answer 3

我想初始化一个 __m128 类型的变量...其中 x 是 uint64_t 类型的变量

采用uint64_t 的内在函数是_mm_set_epi64x（而不是采用__m64 的_mm_set_epi64）。

我最近在 Solaris 上遇到了这个问题。 Sun Studio 12.3 及更低版本缺少_mm_set_epi64x。它还缺少解决方法，例如 _mm_cvtsi64_si128 和 _m_from_int64。

如果有兴趣，这是我使用的 hack。另一种选择是禁用 SSE2，它不太吸引人（在基准测试中它慢了 3 倍）：

// Sun Studio 12.3 and earlier lack SSE2's _mm_set_epi64 and _mm_set_epi64x.
#if defined(__SUNPRO_CC) && (__SUNPRO_CC < 0x5130)
inline __m128i _mm_set_epi64x(const uint64_t a, const uint64_t b)
{
    union INT_128_64 {
        __m128i   v128;
        uint64_t  v64[2];
    };

    INT_128_64 v;
    v.v64[0] = b; v.v64[1] = a; 
    return v.v128;
}
#endif

我相信 C++11 可以做一些额外的事情来帮助编译器和性能，比如初始化一个常量数组：

const INT_128_64 v = {a,b};
return v.v128;

有一个很大的警告......我相信有undefined behavior，因为使用联合的v64 成员进行写入，然后使用联合的v128 成员进行读取。在 SunCC 下的测试表明编译器正在执行预期（但技术上不正确）的事情。

我相信您可以使用 memcpy 回避未定义的行为，但这可能会破坏性能。另请参阅 How to swap two __m128i variables in C++03 given its an opaque type and an array? 上的 Peter Cordes 的回答和讨论。

以下也可能是避免使用非活动联合成员的未定义行为的好选择。但我不确定双关语。

INT_128_64 v;
v.v64[0] = b; v.v64[1] = a;
return *(reinterpret_cast<__m128i*>(v.v64));

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编辑（三个月后）：Solaris 和 SunCC 不喜欢双关语。它为我们生成了错误的代码，我们不得不将memcpy 的值转换为__m128i。 Unix、Linux、Windows、GCC、Clang、ICC、MSC 都可以。只有 SunCC 给我们带来了麻烦。