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在处理浮点数据的 C++ 代码中,从 float 到 int 的舍入转换经常发生。例如,一种用途是生成转换表。
考虑这个代码片段:
// Convert a positive float value and round to the nearest integer
int RoundedIntValue = (int) (FloatValue + 0.5f);
movss xmm9, DWORD PTR __real@3f000000 // 0.5f
addss xmm0, xmm9
cvttss2si eax, xmm0
int RoundedIntValue = _mm_cvt_ss2si(_mm_set_ss(FloatValue));
movaps xmm1, xmm0
xorps xmm2, xmm2
movss xmm2, xmm1
cvtss2si eax, xmm2
最佳答案
这是微软编译器的优化缺陷,是微软的bug has been reported。正如其他评论者所提到的, modern versions of GCC, Clang, and ICC all produce the expected code 。对于像这样的函数:
int RoundToNearestEven(float value)
{
return _mm_cvt_ss2si(_mm_set_ss(value));
}
除了微软之外的所有编译器都将发出以下目标代码:
cvtss2si eax, xmm0
ret
而 Microsoft 的编译器(从 VS 2015 Update 3 开始)发出以下内容:
movaps xmm1, xmm0
xorps xmm2, xmm2
movss xmm2, xmm1
cvtss2si eax, xmm2
ret
double 版本
cvtsd2si
(即
_mm_cvtsd_si32
内在函数)也是如此。
_mm_load_ss
内在函数将浮点值加载到适合与 __m128
内在函数一起使用的 _mm_cvt_ss2si
结构中是一种悲观,因为它会导致内存溢出,而不仅仅是寄存器到寄存器的移动。_mm_set_ss
对于 x86-64 总是更好,其中调用约定使用 SSE 寄存器来传递浮点值,但我偶尔观察到 _mm_load_ss
将在 x86-32 构建中生成比 _mm_set_ss
更优化的代码,但它是高度取决于多个因素,并且仅在复杂的代码序列中使用多个内在函数时才会观察到。您的默认选择应该是 _mm_set_ss
。)reinterpret_cast<__m128&>(value)
(或道德等价物)代替 _mm_set_ss
内在函数既不安全又低效。它导致从 SSE 寄存器溢出到内存; cvtss2si
指令然后使用该内存位置作为其源操作数。__m128
结构并对其进行值初始化是安全的,但效率更低。在堆栈上为整个结构分配空间,然后每个槽填充为 0 或浮点值。然后将此结构的内存位置用作 cvtss2si
的源操作数。lrint
系列函数应该可以满足您的需求,实际上在其他一些编译器上编译为简单的 cvt*
指令,但在 Microsoft 的编译器上是极其次优的。它们从不内联,因此您总是要支付函数调用的成本。另外,函数内部的代码是次优的。 Both of these 已经是 reported as bugs ,但我们仍在等待修复。标准库提供的其他转换函数也存在类似问题,包括lround
和 friend 。FIST
/FISTP
指令来执行类似的任务,但 C 和 C++ 语言标准要求强制截断,而不是舍入到最接近偶数(默认的 FPU 舍入模式),因此编译器是有义务插入一堆代码来改变当前的舍入模式,执行转换,然后再改回来。这是非常慢的,并且没有办法指示编译器不要这样做,除非使用内联汇编。除了内联汇编在 64 位编译器中不可用这一事实之外,MSVC 的内联汇编语法也无法指定输入和输出,因此您需要支付双倍加载和存储代价。即使不是这种情况,您仍然需要支付将浮点值从 SSE 寄存器复制到内存,然后复制到 x87 FPU 堆栈的成本。cvt*
指令具有错误的依赖关系,即代码-generator 需要解决。例如,
cvtss2sd
不会修改目标 XMM 寄存器的高 64 位。这种部分寄存器更新会导致停顿并减少指令级并行的机会。这在循环中尤其是一个问题,其中寄存器的高位形成了第二个循环携带的依赖链,即使我们实际上并不关心它们的内容。由于
cvtss2sd
指令在前一条指令完成之前无法开始执行,因此延迟大大增加。然而,通过首先执行
xorss
或
movss
指令,寄存器的高位被清除,从而打破依赖性并避免停顿的可能性。这是一个有趣的例子,其中较短的代码不等于更快的代码。编译器团队
started inserting these dependency-breaking instructions for scalar conversions in the compiler shipped with VS 2010 ,并且可能过度热情地应用了启发式方法。
关于c++ - 有没有比添加 0.5f 和截断转换更直接的方法来将 float 转换为 int 并进行舍入?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/41455106/
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