c - 我怎样才能让 GCC 将这个位移指令优化为一个 Action ？

Question

我正在尝试使用以下代码在软件中模拟 16 位半浮点数:

typedef struct half
{
    unsigned short mantissa:10;
    unsigned short exponent:5;
    unsigned short sign:1;
} half;

unsigned short from_half(half h)
{
    return h.mantissa | h.exponent << 10 | h.sign << 15;
}

half to_half(unsigned short s)
{
    half result = { s, s >> 10, s >> 15 };
    return result;
}

我进行了设置，以便可以轻松地将其优化为移动指令，但是您瞧，在 from_half 中, GCC 无论如何都会进行位移位(即使在 -O3 ):

from_half:
        mov     edx, edi
        mov     eax, edi
        and     di, 1023
        shr     dx, 15
        and     eax, 31744
        movzx   edx, dl
        sal     edx, 15
        or      eax, edx
        or      eax, edi
        ret

而 to_half优化得很好:

to_half:
        mov     eax, edi
        ret

Godbolt

我尝试了不同的优化级别( -O1 、 -O2 、 -Os )但没有一个优化到我希望的。

即使在 -O1，Clang 也是如此。 :

from_half:                              # @from_half
        mov     eax, edi
        ret
to_half:                                # @to_half
        mov     eax, edi
        ret

Godbolt

我怎样才能让 GCC 把它优化成一个 Action ？为什么它没有以这种方式进行优化？

Answer 1

除了Booboo's answer ，您可以尝试以下方法来回答您的问题

How can I get GCC to optimize this into a move?

只需将每个移位的位域表达式转换为 unsigned short

unsigned short from_half(half h)
{
    return (unsigned short)h.mantissa | (unsigned short)(h.exponent << 10) | (unsigned short)(h.sign << 15);
}

https://godbolt.org/z/CfZSgC

结果是:

from_half:
        mov     eax, edi
        ret

Why isn't it optimized that way already?

我不确定我对此有一个可靠的答案。显然位域的中间提升到 int混淆优化器......但这只是一个猜测。