gcc - 我可以摆脱 CTZ 和添加到指针之间的符号扩展吗？

Question

对于这样的代码:

#include <stdint.h>

char* ptrAdd(char* ptr, uint32_t x)
{
    return ptr + (uint32_t)__builtin_ctz(x);
}

GCC 生成一个符号扩展:( godbolt link )

xor eax, eax
rep bsf eax, esi
cdqe ; sign-extend eax into rax
add rax, rdi
ret

当然，这完全是多余的——这是公然对无符号整数进行符号扩展。我可以说服海湾合作委员会不要这样做吗？

这个问题自 GCC 4.9.0 以来就存在，但在此之前它曾经是一个显式的零扩展，这也是多余的。

Answer 1

部分解决方案是使用 ctz 的 64 位版本，以及 -march论证使得 tzcnt用于代替 bsf ，像这样:

char* ptrAdd(char* ptr, uint32_t x)
{
    return ptr + __builtin_ctzl(x);
}

This results在无符号扩展中:

ptrAdd(char*, unsigned int):
  mov eax, esi
  tzcnt rax, rax
  add rax, rdi
  ret

它有一个 mov (进行 32 到 64 位零扩展)取代了归零 xor在 32 位版本中(用于解决 tzcnt false-dependency-on-destination issue )。这些成本大致相同，但 mov内联后更有可能消失。 64 位 tzcnt 的结果与 32 位相同，除了未定义的零输入的情况(就 gcc 内在函数而言，而不是 tzcnt )。

不幸的是，没有 -march允许编译器使用 tzcnt 的参数它将使用 bsf在这种情况下，仍然进行符号扩展。

似乎bsf 之间不同行为的起源和 tzcnt是在 bsf 的情况下使用版本，指令行为未定义为零。所以原则上，指令可以返回任何东西，甚至是我们通常期望的 0 到 63 范围之外的值。结合返回值声明为int ，简单地省略符号扩展可能会导致“不可能”的情况，例如 (__builtin_clzl (x) & 0xff) == 0xdeadbeef .

现在根据 gcc 文档，零输入到 __builtin_ctzl有一个“未定义的结果”——但不清楚这是否与 C/C++ 的“未定义行为”相同，其中任何事情都可能发生(这将允许不可能的事情)，或者只是意味着“一些未指定的值”。

您可以在 gcc bugzilla 上阅读有关此内容的信息。 ，其中一个问题已经公开了大约 7 年。