c - 英特尔 SSE : Why does `_mm_extract_ps` return `int` instead of `float` ?

Question

为什么 _mm_extract_ps 返回 int 而不是 float？

从 C 中的 XMM 寄存器读取单个 float 的正确方法是什么？

或者更确切地说，另一种提问方式是:_mm_set_ps 指令的反义词是什么？

Answer 1

似乎没有一个答案能真正回答问题，为什么它返回 int。

原因是，extractps 指令实际上是将 vector 的一个分量复制到一个通用寄存器中。它返回一个 int 看起来确实很愚蠢，但这就是实际发生的事情 - 原始浮点值最终出现在一个通用寄存器中(它保存整数)。

如果您的编译器配置为为所有浮点运算生成 SSE，那么最接近将值“提取”到寄存器的方法是将该值混洗到 vector 的低位分量中，然后将其转换为标量漂浮。这应该会导致 vector 的该组件保留在 SSE 寄存器中:

/* returns the second component of the vector */
float foo(__m128 b)
{
    return _mm_cvtss_f32(_mm_shuffle_ps(b, b, _MM_SHUFFLE(0, 0, 0, 2)));
}

_mm_cvtss_f32 内在函数是免费的，它不会生成指令，它只会让编译器将 xmm 寄存器重新解释为 float，因此它可以原样返回。

_mm_shuffle_ps 将所需的值放入最低的组件中。 _MM_SHUFFLE 宏为生成的 shufps 指令生成一个立即操作数。

示例中的 2 从 127:0 寄存器的第 95:64 位获取 float (从头开始的第 3 个 32 位组件，按内存顺序)并将其放入 31:寄存器的 0 部分(开头，按内存顺序)。

生成的代码很可能会自然地返回寄存器中的值，就像任何其他浮点值返回一样，不会低效地写入内存并读回。

如果您生成的代码使用 x87 FPU 进行浮点运算(对于没有 SSE 优化的普通 C 代码)，这可能会导致生成低效的代码——编译器可能会存储SSE vector 然后使用 fld 将其读回 x87 寄存器堆栈。一般来说，64 位平台不使用 x87(它们对所有 float 使用 SSE，主要是标量指令，除非编译器进行矢量化)。

我应该补充一点，我总是使用 C++，所以我不确定在 C 中按值或指针传递 __m128 是否更有效。在 C++ 中，我会使用 const __m128 &这种代码将在 header 中，因此编译器可以内联。