如何使用 clang 本机矢量语法（无内在函数）进行 AVX 矢量混合？答案

【问题标题】：How do I do AVX vector blending with clang native vector syntax (no intrinsics)?如何使用 clang 本机矢量语法（无内在函数）进行 AVX 矢量混合？
【发布时间】：2021-03-07 20:23:54
【问题描述】：

令我高兴的是，我发现 clang 可以让您使用 extended vectors 编写显式矢量代码，而无需借助内在函数。

例如，这段代码：

typedef float floatx16 __attribute__((ext_vector_type(16)));

floatx16 add( floatx16 a, floatx16 b )
{
    return a+b;
}

...将直接转换为带有clang -march=skylake-avx512 调用的单个指令：

vaddps  zmm0, zmm0, zmm1

为了编写无分支代码，我想混合 avx512 向量。对于内在函数，您将使用 _mm512_mask_blend_ps 内在函数。 （顺便问一下，为什么AVX512使用mask，a，b顺序，而AVX使用a，b，mask顺序？）

尝试使用三元运算符进行混合不起作用：

typedef float floatx16 __attribute__((ext_vector_type(16)));

floatx16 minimum( floatx16 a, floatx16 b )
{
    return a < b ? a : b;
}

...导致...

error: used type 'int __attribute__((ext_vector_type(16)))' (vector of 16 'int' values) where arithmetic or pointer type is required

是否可以在 C 中使用 ext_vector_type(16) 变量来实现 vector blending、vblendmps zmm {k}, zmm, zmm？

【问题讨论】：

为什么不想使用内在函数，为什么不使用 avx 框架/库？
float16 是一个非常容易混淆的类型名称。大多数人会认为这意味着标量 16 位半精度浮点数。也许floatx16？至于您的实际问题，IDK，clang 很可能能够将一些手动比较 + AND/ANDN/OR 混合优化为比较 + 混合指令，使用标量自动向量化或使用 GNU C / clang 本机向量。（或者更好的是，vaddps 带有合并掩码，具体取决于您要混合的内容。）
如果你改用vector_size，你会得到很好的gcc和clang矢量化代码：godbolt.org/z/a73TG3
@bolov 因为a+b-c 比_mm256_sub_ps( _mm256_add_ps(a,b), c) 更易读，而且框架越少越好。
@bolov 内部函数仅适用于单一架构，而矢量代码可自动适用于 x86、ARM、PowerPC...

标签： c clang simd conditional-operator avx512

【解决方案1】：

（这是@chtz 以答案形式发表的评论：）

至少有两种不同的方式来处理向量类型：

表格 A：

__attribute__ ( ( ext_vector_type(numelements) ) );

表格 B：

__attribute__( ( vector_size(numbytes) ) );

使用表单 A 时，表达式 c ? x : y 将导致编译错误，并带有 clang 11。

更糟糕的是，gcc 10 会默默地假装 ext_vector_type(N) 有 4 个元素，即使 N 是 8 或 16。

当使用表单 B 时，表达式 c ? x : y 是 properly translated 通过 clang 11 混合成向量。虽然 Clang 10 和 gcc 10 将其转换为不同的东西，但它们都能够编译它。

我不清楚 ext_vector_type 形式存在的原因，尤其是考虑到它的效果有多糟糕。

更新呃...这仅适用于 C++，但不适用于 C。WHY???

【讨论】：

ext_vector_type 本来是个clang的东西，我根本不知道GCC支持它。不过，我不知道它的用途是什么，您已经无法使用 vector_size
@PeterCordes 真是一团糟……我发现这只适用于 C++ 而不是 C。呃……然后回到内在函数。