c++ - "Custom intrinsic"x64 函数而不是内联汇编可能吗？

Question

我目前正在尝试为我的库创建高度优化、可重用的函数。例如，我按以下方式编写函数“是 2 的幂”:

template<class IntType>  
inline bool is_power_of_two( const IntType x )
{
    return (x != 0) && ((x & (x - 1)) == 0);
}

作为内联 C++ 模板，这是一个可移植、低维护的实现。这段代码被VC++ 2008编译为如下带有分支的代码:

is_power_of_two PROC
    test    rcx, rcx
    je  SHORT $LN3@is_power_o
    lea rax, QWORD PTR [rcx-1]
    test    rax, rcx
    jne SHORT $LN3@is_power_o
    mov al, 1
    ret 0
$LN3@is_power_o:
    xor al, al
    ret 0
is_power_of_two ENDP

我还从这里找到了实现:"The bit twiddler" ，它将在 x64 的程序集中编码如下:

is_power_of_two_fast PROC
    test rcx, rcx
    je  SHORT NotAPowerOfTwo
    lea rax, [rcx-1]
    and rax, rcx
    neg rax
    sbb rax, rax
    inc rax
    ret
NotAPowerOfTwo:
    xor rax, rax
    ret
is_power_of_two_fast ENDP

我在汇编模块(.asm 文件)中测试了两个与 C++ 分开编写的子例程，第二个子例程的运行速度提高了大约 20%!

然而，函数调用的开销相当大:如果我将第二个汇编实现“is_power_of_two_fast”与模板函数的内联版本进行比较，尽管有分支，后者速度更快!

不幸的是，x64 的新约定指定不允许内联汇编。人们应该改用“内在功能”。

现在的问题是:我可以将更快的版本“is_power_of_two_fast”实现为自定义内部函数或类似的东西，以便可以内联使用吗？或者，是否有可能以某种方式强制编译器生成函数的低分支版本？

Answer 1

不，您不能实现任何自定义内部函数，它们都内置在编译器中。不仅是内置的指令，编译器也知道内在的语义，并针对不同的周围代码调整代码。

为 x86-64 删除内联汇编的一个原因是将汇编插入函数的中间会干扰优化器，并且通常会导致围绕汇编代码优化得不太好的代码。那里很容易出现净亏损!

内在函数的唯一实际用途是用于编译器无法从 C 或 C++ 结构(如 BSF 或 BSR)生成的“有趣”特殊指令。大多数其他一切都会使用内联函数更好地工作，就像上面的模板。

如果您需要做一些编译器无法理解的特殊事情，唯一可行的选择是将整个函数编写为单独的汇编程序模块。如果该函数的调用开销太昂贵，那么优化可能一开始就不值得那么多。

相信您的编译器 (tm)!