如何在C++03中交换两个__m128i变量,使其具有不透明类型和数组?

这听起来不像是一个最佳实践问题;听起来您需要一个解决方案来解决intrinsic实现的严重问题。如果 __m128i tmp = a; 无法编译,这很糟糕。

如果要编写自定义交换函数,请保持简单。 __m128i 是适合单个矢量寄存器的POD类型。不要做任何会鼓励编译器将其溢出到内存的事情。有些编译器甚至会为一个微不足道的测试用例生成非常糟糕的代码,甚至gcc/clang也可能在优化一个大型复杂函数时被一个memcpy绊倒。

由于编译器阻塞了构造函数,因此只需使用普通的初始值设定项声明一个tmp变量,然后使用 = 分配进行复制。在任何支持 __m128i型 ,是一种常见模式。

对内存中的值进行简单赋值的工作方式如下 _mm_store_si128 / _mm_load_si128 :即。 movdqa aligned stores/loads 如果在未对齐的地址上使用,则会出错。(当然,优化可能会导致加载被折叠到另一条向量指令的内存操作数中,或者根本不发生存储。)

// alternate names: assignment_swap
// or swap128, but then the name doesn't fit for __m256i...

// __m128i t(a) errors, so just use simple initializers / assignment
template<class T>
void vecswap(T& a, T& b) {
    // T t = a;     // Apparently SunCC even choked on this
    T t;
    t = a;
    a = b;
    b = t;
}

Godbolt compiler explorer, with icc13 -O3

__m128i test_return2nd(__m128i x, __m128i y) {
    vecswap(x, y);
    return x;
}

    movdqa    xmm0, xmm1
    ret                    # returning the 2nd arg, which was in xmm1


__m128i test_return1st(__m128i x, __m128i y) {
    vecswap(x, y);
    return y;
}

    ret                   # returning the first arg, already in xmm0

使用memswap,您可以得到如下内容

return1st_memcpy(__m128i, __m128i):        ## ICC13 -O3
    movdqa    XMMWORD PTR [-56+rsp], xmm0
    movdqa    XMMWORD PTR [-40+rsp], xmm1    # spill both
    movaps    xmm2, XMMWORD PTR [-56+rsp]    # reload x
    movaps    XMMWORD PTR [-24+rsp], xmm2    # copy x to tmp
    movaps    xmm0, XMMWORD PTR [-40+rsp]    # reload y
    movaps    XMMWORD PTR [-56+rsp], xmm0    # copy y to x
    movaps    xmm0, XMMWORD PTR [-24+rsp]    # reload tmp
    movaps    XMMWORD PTR [-40+rsp], xmm0    # copy tmp to y
    movdqa    xmm0, XMMWORD PTR [-40+rsp]    # reload y
    ret                                      # return y

这几乎是交换两个寄存器时可以想象的溢出/重新加载的绝对最大量,因为icc13在内联之间没有优化 memcpy

交换内存中已有的值

即使是gcc在memcpy版本中也会产生更糟糕的代码。它使用64位整数加载/存储而不是128位矢量加载/存储进行复制。如果您要加载向量(存储转发暂停),这很糟糕,否则就很糟糕(需要更多uop来完成相同的工作)。

// the memcpy version of this compiles badly
void test_mem(__m128i *x, __m128i *y) {
    vecswap(*x, *y);
}
    # gcc 5.3 and ICC13 make the same code here, since it's easy to optimize
    movdqa  xmm0, XMMWORD PTR [rdi]
    movdqa  xmm1, XMMWORD PTR [rsi]
    movaps  XMMWORD PTR [rdi], xmm1
    movaps  XMMWORD PTR [rsi], xmm0
    ret

// gcc 5.3 with memswap instead of vecswap.  ICC13 is similar
test_mem_memcpy(long long __vector(2)*, long long __vector(2)*):
    mov     rax, QWORD PTR [rdi]
    mov     rdx, QWORD PTR [rdi+8]
    mov     r9, QWORD PTR [rsi]
    mov     r10, QWORD PTR [rsi+8]
    mov     QWORD PTR [rdi], r9
    mov     QWORD PTR [rdi+8], r10
    mov     QWORD PTR [rsi], rax
    mov     QWORD PTR [rsi+8], rdx
    ret

交换方式 memcpy ?

#include <emmintrin.h>
#include <cstring>

template<class T>
void memswap(T& a, T& b)
{
    T t;
    std::memcpy(&t, &a, sizeof(t));
    std::memcpy(&a, &b, sizeof(t));
    std::memcpy(&b, &t, sizeof(t));
}

int main() {
    __m128i x;
    __m128i y;
    memswap(x, y);
    return 0;
}