使用饱和加法对32位字进行相加

Question

你知道使用MMX/SSE汇编指令添加饱和的32位有符号单词的方法吗？我能找到8/16位版本，但没有32位版本。

- LooPer

---

请查看Agner Fog的vectorclass库以获取使用C++内置函数实现加法和减法的方法。此外，GPL源文件的副本在此处，使用XOR检查相同/不同的符号，并使用移位、PANDN和PADDD来修正结果。 - Peter Cordes

Answer 1

您可以通过以下步骤模拟饱和有符号加法：

int saturated_add(int a, int b)
{
    int sum = a + (unsigned)b;                // avoid signed-overflow UB
    if (a >= 0 && b >= 0)
        return sum > 0 ? sum : INT32_MAX;     // catch positive wraparound
    else if (a < 0 && b < 0)
        return sum > 0 ? INT32_MIN : sum;     // catch negative wraparound
    else
        return sum;                           // sum of pos + neg always fits
}

对于无符号数，更加简单，参见这个stackoverflow帖子

在SSE2中，上述操作映射为一系列并行比较和AND / ANDN操作。不幸的是，硬件中没有单个操作可用。

- FrankH.

---

在C语言中进行位饱和加法（HW）可能可以更好地进行向量化，使用一些pxor来进行sum^a和sum^b，以及pcmpgt(0, v)或psrad。 - Peter Cordes

Answer 2

饱和无符号减法很容易，因为对于 `a -= b'，我们可以执行

    asm (
        "pmaxud %1, %0\n\t" // a = max (a,b)
        "psubd %1, %0" // a -= b
        : "+x" (a)
        : "xm" (b)
    );

使用SSE。

我正在寻找无符号加法，但可能唯一的方法是将其转换为饱和无符号减法，执行它，然后再转换回来。对于有符号变量也是同样的。

编辑：使用无符号加法，您可以通过这种方式获得min(a, ~b) + b，这当然有效。对于有符号加法和减法，您有两个饱和边界，这使得事情变得复杂。

- Michiel