如何生成一個sse4.2 popcnt機器指令

Question

使用c程序：

int main(int argc , char** argv)
{

  return  __builtin_popcountll(0xf0f0f0f0f0f0f0f0);

}

和編譯器行（gcc 4.4 - Intel Xeon L3426）：

gcc -msse4.2 poptest.c -o poptest

我沒有得到內置的popcnt insruction，而是編譯器生成一個查找表並以這種方式計算popcount。 生成的二進制文件超過8000個字節。 （東旭！）

非常感謝您的幫助。

Answer 1

您必須告訴GCC為支持popcnt指令的體系結構生成代碼：

gcc -march=corei7 popcnt.c

或者只是啟用popcnt支持：

gcc -mpopcnt popcnt.c

在您的示例程序的參數__builtin_popcountll是一個常數，因此編譯器可能會做計算在編譯的時候，從來沒有發出指令POPCNT。 即使沒有要求優化程序，GCC也會這樣做。

所以嘗試傳遞它在編譯時無法知道的東西：

int main (int argc, char** argv)
{
    return  __builtin_popcountll ((long long) argv);
}

$ gcc -march=corei7 -O popcnt.c && objdump -d a.out | grep '<main>' -A 2
0000000000400454 <main>:
  400454:       f3 48 0f b8 c6          popcnt %rsi,%rax
  400459:       c3                      retq

Answer 2

你需要這樣做：

#include <stdio.h>
#include <smmintrin.h>

int main(void)
{
    int pop = _mm_popcnt_u64(0xf0f0f0f0f0f0f0f0ULL);
    printf("pop = %d\n", pop);
    return 0;
}

$ gcc -Wall -m64 -msse4.2 popcnt.c -o popcnt
$ ./popcnt 
pop = 32
$ 

編輯

糟糕 - 我剛用gcc 4.2和ICC 11.1檢查了反匯編輸出 - 而ICC 11.1正確生成了popcntl或popcntq ，由於某些原因gcc沒有 - 它調用了___popcountdi2 。 奇怪的。 我有機會嘗試更新版本的gcc，看看它是否已修復。 我想唯一的解決方法是使用ICC而不是gcc。

Answer 3

對於GCC中的__builtin_popcountll ，您需要做的就是添加-mpopcnt

#include <stdlib.h>
int main(int argc, char **argv) {
    return __builtin_popcountll(atoi(argv[1]));
}

與-mpopcnt

$ otool -tvV a.out
a.out:
(__TEXT,__text) section
_main:
0000000100000f66    pushq   %rbp
0000000100000f67    movq    %rsp, %rbp
0000000100000f6a    subq    $0x10, %rsp
0000000100000f6e    movq    %rdi, -0x8(%rbp)
0000000100000f72    movq    -0x8(%rbp), %rax
0000000100000f76    addq    $0x8, %rax
0000000100000f7a    movq    (%rax), %rax
0000000100000f7d    movq    %rax, %rdi
0000000100000f80    callq   0x100000f8e ## symbol stub for: _atoi
0000000100000f85    cltq
0000000100000f87    popcntq %rax, %rax
0000000100000f8c    leave
0000000100000f8d    retq

沒有-mpopcnt

a.out:
(__TEXT,__text) section
_main:
0000000100000f55    pushq   %rbp
0000000100000f56    movq    %rsp, %rbp
0000000100000f59    subq    $0x10, %rsp
0000000100000f5d    movq    %rdi, -0x8(%rbp)
0000000100000f61    movq    -0x8(%rbp), %rax
0000000100000f65    addq    $0x8, %rax
0000000100000f69    movq    (%rax), %rax
0000000100000f6c    movq    %rax, %rdi
0000000100000f6f    callq   0x100000f86 ## symbol stub for: _atoi
0000000100000f74    cltq
0000000100000f76    movq    %rax, %rdi
0000000100000f79    callq   0x100000f80 ## symbol stub for: ___popcountdi2
0000000100000f7e    leave
0000000100000f7f    retq

筆記

在使用POPCNTQ之前，請務必檢查CPUID功能位的ABM位（第23位）