在GCC中使用不同版本的SSE内置函数的正确方法是什么？

Question

我将通过举例来提出我的问题。现在我有一个名为 do_something（）的函数。

它有三个版本： do_something（）， do_something_sse3（）和 do_something_sse4（）。当我的程序运行时，会检测CPU功能（查看是否支持SSE3或SSE4），并相应地调用其中一个版本。

问题是：当我使用GCC构建我的程序时，我必须为 do_something_sse4（）设置 -msse4才能进行编译（例如，头文件<smmintrin.h>将被包含）。

然而，如果我设置了 -msse4，则GCC将可以使用SSE4指令，并且一些 do_something_sse3（）中的内部函数也会被翻译成一些SSE4指令。因此，如果我的程序在只支持SSE3（但不支持SSE4）的CPU上运行，则在调用 do_something_sse3（）时会引发“非法指令”的错误。

也许我有一些不好的实践。你能给出一些建议吗？谢谢。

- shengbinmeng

---

我认为标准的方法是将不同版本编译在单独的编译单元中。 - Mysticial

@BoPersson，一些函数可以通过使用新的SSE4指令进一步加速。由于我们正在处理视频编解码，这可能非常耗时，因此我认为SSE4优化是有意义的。 - shengbinmeng

@BoPersson：诚然，对于大多数工作负载来说，SSE4是一种有点傻的ISA扩展（虽然round[ss/sd/ps/pd]偶尔很棒，而ptest和blendps肯定有它们的用途）。但是，如果正确使用，SSSE3（主要是pshufb和pmulhrsw）以及AVX可以产生巨大的差异。 - Stephen Canon

仍有许多计算机不支持SSE4/SSE3，甚至没有任何SSE支持。非SSE版本适用于它们。 - shengbinmeng

@BoPersson：通常，非SSE版本会慢3~4倍。是的，没有人想要使用它，但有时他们不得不使用（例如，使用完全不支持SSE的机器）。 - shengbinmeng

Answer 1

我认为Mystical的建议很好，但如果你真的想在一个文件中完成它，你可以使用合适的编译指示，例如：

#pragma GCC target("sse4.1")

需要GCC 4.4，AFAIR。

- konrad.kruczynski

---

谢谢您的建议。我稍后也会尝试 #pragma 指令。 - shengbinmeng

即使使用#pragma GCC target("sse4")，也无法包含smmintrin.h。 - Trass3r

Answer 2

我认为你想构建一个所谓的“CPU调度器”。我已经为GCC制作了一个（据我所知），但尚未使其与Visual Studio配合使用。
cpu dispatcher for visual studio for AVX and SSE 我建议查看Agner Fog的vectorclass和dispatch_example.cpp文件。http://www.agner.org/optimize/#vectorclass

g++ -O3 -msse2   -c dispatch_example.cpp -od2.o
g++ -O3 -msse4.1 -c dispatch_example.cpp -od5.o
g++ -O3 -mavx    -c dispatch_example.cpp -od8.o
g++ -O3 -msse2      instrset_detect.cpp d2.o d5.o d8.o

- user2088790

Answer 3

这里有一个编译每个优化设置的单独对象文件的示例： http://notabs.org/lfsr/software/index.htm

但是，即使使用gcc链接时优化（-flto），这种方法也会失败。那么如何为不同处理器构建具有完全优化的单个可执行文件呢？我能找到的唯一解决方案是使用包含指令使C文件表现为单个编译单元，以便不需要-flto。以下是使用该方法的示例： http://notabs.org/blcutil/index.htm

- ScottD

Answer 4

如果您在i686或x86_64机器上使用GCC 4.9或更高版本，则应该能够使用内置函数，而不管您的-march=XXX和-mXXX选项如何。您可以相应地编写do_something()：

void do_something()
{
    byte temp[18];

    if (HasSSE2())
    {
        const __m128i i = _mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr));
        ...
    }
    else if (HasSSSE3())
    {
        const __m128i MASK = _mm_set_epi8(12,13,14,15, 8,9,10,11, 4,5,6,7, 0,1,2,3);
        _mm_storeu_si128(reinterpret_cast<__m128i*>(temp),
           _mm_shuffle_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr)), MASK));
    }
    else
    {
        // Do the byte swap/endian reversal manually
        ...
    }
}

你必须提供HasSSE2()，HasSSSE3()等函数。另请参见类似于CPUID的信息的内部函数。

还请参见GCC问题57202 - 请使内部函数头文件（如immintrin.h）可在没有编译器标志的情况下使用。但我不认为该功能有效。我经常遇到编译失败的情况，因为GCC没有提供内部函数。

- jww