performance - 将位向量转换为一位

Question

有没有一种有效的方法可以为非零无符号整数值获取 0x00000001 或 0xFFFFFFFF，而在没有分支的情况下获取 0 为零？

我想测试几个面具并基于它创建另一个面具。基本上，我想优化以下代码:

unsigned getMask(unsigned x, unsigned masks[4])
{
    return (x & masks[0] ? 1 : 0) | (x & masks[1] ? 2 : 0) |
           (x & masks[2] ? 4 : 0) | (x & masks[3] ? 8 : 0);
}

我知道一些优化编译器可以处理这个问题，但即使是这样，他们究竟是如何做到的？我查看了 Bit twiddling hacks 页面，但只找到了使用 bool 条件的条件设置/清除掩码的描述，因此转换来自 int至 bool应该在方法之外完成。

如果没有通用的方法来解决这个问题，我如何使用 x86 汇编代码有效地做到这一点？

Answer 1

x86 SSE2 可以通过几条指令做到这一点，最重要的是 movmskps 它将 SIMD 向量的每个 4 字节元素的最高位提取为整数位图。

Intel's intrinsics guide还不错，另见SSE tag wiki

#include <immintrin.h>

static inline
unsigned getMask(unsigned x, unsigned masks[4])
{
    __m128i vx = _mm_set1_epi32(x);
    __m128i vm = _mm_load_si128(masks);    // or loadu if this can inline where masks[] isn't aligned

    __m128i and = _mm_and_si128(vx, vm);

    __m128i eqzero = _mm_cmpeq_epi32(and, _mm_setzero_si128());   // vector of 0 or -1 elems
    unsigned zeromask = _mm_movemask_ps(_mm_castsi128_ps(eqzero));
    return zeromask ^ 0xf;  // flip the low 4 bits
}

在 AVX512 之前，没有 SIMD cmpneq ，所以最好的选择是提取掩码后的标量异或。 (我们只想翻转低 4 位，而不是所有的都带有 NOT。)