打印一個 __m128i 變量

Question

我正在嘗試學習使用內在函數進行編碼，下面是添加的代碼

compiler used: icc

#include<stdio.h>
#include<emmintrin.h>
int main()
{
        __m128i a = _mm_set_epi32(1,2,3,4);
        __m128i b = _mm_set_epi32(1,2,3,4);
        __m128i c;
        c = _mm_add_epi32(a,b);
        printf("%d\n",c[2]);
        return 0;
}

我收到以下錯誤：

test.c(9): error: expression must have pointer-to-object type
        printf("%d\n",c[2]);

如何打印__m128i類型的變量c中的值

Answer 1

使用此功能打印它們：

#include <stdint.h>
#include <string.h>

void print128_num(__m128i var)
{
    uint16_t val[8];
    memcpy(val, &var, sizeof(val));
    printf("Numerical: %i %i %i %i %i %i %i %i \n", 
           val[0], val[1], val[2], val[3], val[4], val[5], 
           val[6], val[7]);
}

您在打印之前將 128 位拆分為 16 位（或 32 位）。

如果您有 64 位支持，這是 64 位拆分和打印的一種方式：

#include <inttypes.h>

void print128_num(__m128i var) 
{
    int64_t v64val[2];
    memcpy(v64val, &var, sizeof(v64val));
    printf("%.16llx %.16llx\n", v64val[1], v64val[0]);
}

注意：將&var直接轉換為int*或uint16_t*也適用於 MSVC，但這違反了嚴格的別名並且是未定義的行為。 使用memcpy是執行相同操作的標准兼容方式，並且通過最少的優化，編譯器將生成完全相同的二進制代碼。

Answer 2

• 可跨 gcc/clang/ICC/MSVC、C 和 C++ 移植。
• 在所有優化級別下完全安全：無嚴格混疊違規 UB
• 以十六進制打印為 u8、u16、u32 或 u64 元素（ 基於@AG1 的回答）
• 按內存順序打印（首先是最不重要的元素，如_mm_setr_epiX ）。 如果您希望以英特爾手冊使用的相同順序打印，請反轉數組索引，其中最重要的元素位於左側（如_mm_set_epiX ）。 相關： 顯示向量寄存器的約定

使用__m128i*從int數組加載是安全的，因為__m128類型被定義為允許別名，就像 ISO C unsigned char*一樣。 （例如在 gcc 的標題中，定義包括__attribute__((may_alias)) 。）

反過來是不安全的（將int*指向__m128i對象的一部分）。 MSVC 保證這是安全的，但 GCC/clang 不保證。 （ -fstrict-aliasing默認開啟）。 它有時適用於 GCC/clang，但為什么要冒險呢？ 它有時甚至會干擾優化； 看到這個問答。 另請參閱硬件 SIMD 向量指針和相應類型之間的“重新解釋轉換”是否是未定義的行為？

請參閱GCC AVX _m256i cast to int array 導致 GCC 破壞代碼的真實示例的錯誤值，該示例將int*指向__m256i 。

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(uint32_t*) &my_vector違反了 C 和 C++ 別名規則，並且不能保證按您期望的方式工作。 存儲到本地數組然后訪問它可以保證是安全的。 它甚至可以通過大多數編譯器進行優化，例如，您可以直接從 xmm 獲取movq / pextrq到整數寄存器，而不是實際的存儲/重新加載。

Godbolt 編譯器資源管理器上的 Source + asm 輸出：證明它可以使用 MSVC 等進行編譯。

#include <immintrin.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#ifndef __cplusplus
#include <stdalign.h>   // C11 defines _Alignas().  This header defines alignas()
#endif

void p128_hex_u8(__m128i in) {
    alignas(16) uint8_t v[16];
    _mm_store_si128((__m128i*)v, in);
    printf("v16_u8: %x %x %x %x | %x %x %x %x | %x %x %x %x | %x %x %x %x\n",
           v[0], v[1],  v[2],  v[3],  v[4],  v[5],  v[6],  v[7],
           v[8], v[9], v[10], v[11], v[12], v[13], v[14], v[15]);
}

void p128_hex_u16(__m128i in) {
    alignas(16) uint16_t v[8];
    _mm_store_si128((__m128i*)v, in);
    printf("v8_u16: %x %x %x %x,  %x %x %x %x\n", v[0], v[1], v[2], v[3], v[4], v[5], v[6], v[7]);
}

void p128_hex_u32(__m128i in) {
    alignas(16) uint32_t v[4];
    _mm_store_si128((__m128i*)v, in);
    printf("v4_u32: %x %x %x %x\n", v[0], v[1], v[2], v[3]);
}

void p128_hex_u64(__m128i in) {
    alignas(16) unsigned long long v[2];  // uint64_t might give format-string warnings with %llx; it's just long in some ABIs
    _mm_store_si128((__m128i*)v, in);
    printf("v2_u64: %llx %llx\n", v[0], v[1]);
}

如果您需要移植到 C99 或 C++03 或更早版本（即沒有 C11 / C++11），請刪除alignas()並使用storeu而不是store 。 或者使用__attribute__((aligned(16)))或__declspec( align(16) )代替。

（如果您使用內在函數編寫代碼，您應該使用最新的編譯器版本。較舊的編譯器通常比舊編譯器生成更好的 asm，包括 SSE/AVX 內在函數。但也許您想將 gcc-6.3 與-std=gnu++03一起使用-std=gnu++03 C++03 模式，用於尚未為 C++11 或其他東西做好准備的代碼庫。）

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調用所有 4 個函數的示例輸出

// source used:
__m128i vec = _mm_setr_epi8(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
                            8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16);

// output:

v2_u64: 0x807060504030201 0x100f0e0d0c0b0a09
v4_u32: 0x4030201 0x8070605 0xc0b0a09 0x100f0e0d
v8_u16: 0x201 0x403 0x605 0x807  | 0xa09 0xc0b 0xe0d 0x100f
v16_u8: 0x1 0x2 0x3 0x4 | 0x5 0x6 0x7 0x8 | 0x9 0xa 0xb 0xc | 0xd 0xe 0xf 0x10

如果要使用前導零填充以獲得一致的輸出寬度，請調整格式字符串。 請參閱printf(3) 。

Answer 3

我知道這個問題被標記為 C，但在尋找相同問題的 C++ 解決方案時，它也是最好的搜索結果。

所以，這可能是一個 C++ 實現：

#include <string>
#include <cstring>
#include <sstream>

#if defined(__SSE2__)
template <typename T>
std::string __m128i_toString(const __m128i var) {
    std::stringstream sstr;
    T values[16/sizeof(T)];
    std::memcpy(values,&var,sizeof(values)); //See discussion below
    if (sizeof(T) == 1) {
        for (unsigned int i = 0; i < sizeof(__m128i); i++) { //C++11: Range for also possible
            sstr << (int) values[i] << " ";
        }
    } else {
        for (unsigned int i = 0; i < sizeof(__m128i) / sizeof(T); i++) { //C++11: Range for also possible
            sstr << values[i] << " ";
        }
    }
    return sstr.str();
}
#endif

用法：

#include <iostream>
[..]
__m128i x
[..]
std::cout << __m128i_toString<uint8_t>(x) << std::endl;
std::cout << __m128i_toString<uint16_t>(x) << std::endl;
std::cout << __m128i_toString<uint32_t>(x) << std::endl;
std::cout << __m128i_toString<uint64_t>(x) << std::endl;

結果：

141 114 0 0 0 0 0 0 151 104 0 0 0 0 0 0
29325 0 0 0 26775 0 0 0
29325 0 26775 0
29325 26775

注意：有一種簡單的方法可以避免if (size(T)==1) ，請參閱https://stackoverflow.com/a/28414758/2436175

Answer 4

#include<stdio.h>
#include<emmintrin.h>
int main()
{
    __m128i a = _mm_set_epi32(1,2,3,4);
    __m128i b = _mm_set_epi32(1,2,3,4);
    __m128i c;

    const int32_t* q; 
    //add a pointer 
    c = _mm_add_epi32(a,b);

    q = (const int32_t*) &c;
    printf("%d\n",q[2]);
    //printf("%d\n",c[2]);
    return 0;
}

試試這個代碼。