c++ - 为什么 C++ 标准库中没有 SIMD 功能？

Question

SSE 自 1999 年以来一直存在，它及其以下扩展是提高 C++ 程序性能的最强大工具之一。然而，没有明确使用此功能的标准化容器/算法等(我知道吗？)。是否有一个原因？是否有一个提案从未通过？

Answer 1

(parallelism TS v2)有实验支持适用于映射到常见 ISA 的 SIMD 扩展的显式短 vector SIMD 类型，但截至 2021 年 8 月，只有 GCC 实现了它。上面链接的 Cppreference 文档不完整，但在 Working Draft, Technical Specification for C++ Extensions for Parallelism, Document N4808 中涵盖了其他详细信息.该提案背后的想法是在博士项目 (2015 thesis here) 期间开发的。 GCC实现作者wrote an article在转换现有的 SSE 字符串处理算法以使用他的库的 2019 年迭代时，实现了类似的性能和更高的可读性。这是一些使用它和生成的程序集的简单代码:
乘加

#include <experimental/simd> // Fails on MSVC 19 and others
using vec4f = std::experimental::fixed_size_simd<float,4>;

void madd(vec4f& out, const vec4f& a, const vec4f& b)
{
    out += a * b;
}

编译 -march=znver2 -Ofast -ffast-math我们确实为此生成了一个硬件融合乘加:

madd(std::experimental::parallelism_v2::simd<float, std::experimental::parallelism_v2::simd_abi::_Fixed<4> >&, std::experimental::parallelism_v2::simd<float, std::experimental::parallelism_v2::simd_abi::_Fixed<4> > const&, std::experimental::parallelism_v2::simd<float, std::experimental::parallelism_v2::simd_abi::_Fixed<4> > const&):
        vmovaps xmm0, XMMWORD PTR [rdx]
        vmovaps xmm1, XMMWORD PTR [rdi]
        vfmadd132ps     xmm0, xmm1, XMMWORD PTR [rsi]
        vmovaps XMMWORD PTR [rdi], xmm0
        ret

点积
点/内积可以简洁地写成:

float dot_product(const vec4f a, const vec4f b)
{
    return reduce(a * b);
}

-Ofast -ffast-math -march=znver2 :

dot_product(std::experimental::parallelism_v2::simd<float, std::experimental::parallelism_v2::simd_abi::_Fixed<4> >, std::experimental::parallelism_v2::simd<float, std::experimental::parallelism_v2::simd_abi::_Fixed<4> >):
        vmovaps xmm1, XMMWORD PTR [rsi]
        vmulps  xmm1, xmm1, XMMWORD PTR [rdi]
        vpermilps       xmm0, xmm1, 27
        vaddps  xmm0, xmm0, xmm1
        vpermilpd       xmm1, xmm0, 3
        vaddps  xmm0, xmm0, xmm1
        ret

( Godbolt link with some more playing around )。