logo标签列表

x86 SIMD指令的头文件

x86header-filesssesimdintrinsics
173

哪些头文件提供了不同的x86 SIMD指令集扩展（MMX，SSE，AVX等）的内置函数？似乎很难在线上找到这样的列表。如果我错了，请纠正我。

5个回答
229
现在你通常只需包含<immintrin.h>，它会包含所有内容。
GCC和clang将阻止您使用未在编译时启用的指令内部函数（例如使用 -march=native或-mavx2 -mbmi2 -mpopcnt -mfma -mcx16 -mtune=znver1等）。
MSVC和ICC将允许您在编译时不启用任何东西就可以使用内部函数，但使用AVX内部函数之前仍应该启用AVX。
历史上（在immintrin.h引入所有内容之前），您需要手动包含一个头文件以获取所需级别的内部函数。
对于MSVC和ICC，这仍然可能很有用，以防止您使用不想要的指令集。
<mmintrin.h>  MMX
<xmmintrin.h> SSE
<emmintrin.h> SSE2
<pmmintrin.h> SSE3
<tmmintrin.h> SSSE3
<smmintrin.h> SSE4.1
<nmmintrin.h> SSE4.2
<ammintrin.h> SSE4A
<wmmintrin.h> AES
<immintrin.h> AVX, AVX2, FMA

包含这些头文件中的任意一个会包含之前的所有头文件（除了仅限于AMD的SSE4A: immintrin.h不会包含它）。

一些编译器还有用于AVX512的<zmmintrin.h>。

72
或者您可以只需#include <x86intrin.h>，这将引入您所需的所有内容。 - Paul R
2
zmmintrin.h 包含 AVX-512 内在函数。 - onitake
6
为何SSE3/SSSE3/SSE4.1和4.2要使用p、t、s和n？这些字符代表什么意思？ - phuclv
8
@LưuVĩnhPhúc：SSE3代表Prescott新指令集，SSSE3代表Tejas新指令集。我认为SSE4.2和AES是指它们被引入的处理器家族（Nehalem和Westmere）。Translated: @LưuVĩnhPhúc: SSE3 represents the Prescott new instruction set, and SSSE3 represents the Tejas new instruction set. I think SSE4.2 and AES refer to the processor family they were introduced on (Nehalem and Westmere). - Drew McGowen
18
不要直接包含<zmmintrin.h>，因为gcc甚至不提供它。**只需使用<immintrin.h>**或者更加完整的<x86intrin.h>。这个答案基本上已经过时了，除非你有意避免包含新版本SSE的内置函数，因为当你编译为SSE2时，编译器不会在你使用SSE4.1指令时发出警告。（gcc/clang 会 发出警告，所以你应该为它们使用immintrin.h。其他编译器我不清楚。） - Peter Cordes
显示剩余7条评论
93

在GCC / clang上，如果你只使用

#include <x86intrin.h>

这个头文件将包括所有根据编译器开关（如-march=haswell或-march=native）启用的SSE/AVX头文件。此外，一些特定于x86的指令，如bswap或ror，会作为内建函数可用。

MSVC等效的头文件是<intrin.h>

如果你只想要可移植的SIMD，请使用#include <immintrin.h>

MSVC、ICC以及gcc/clang（还有其他编译器，例如Sun）都支持该头文件，用于Intel唯一Intrinsics查找工具/搜索工具记录的SIMD内建函数：https://software.intel.com/sites/landingpage/IntrinsicsGuide/

我不确定较新的版本是否支持，但只要gcc、icc和clang有它，就可以使用了，我认为没问题 :-) - Gunther Piez
6
MSVC没有<x86intrin.h>头文件，但是<intrin.h>可以实现类似的效果。当然，你仍然需要条件编译。 :-( - Cody Gray
1
所有主要的x86编译器都有**#include <immintrin.h>**。使用它来进行SIMD内嵌函数。只有当您需要像整数旋转/位扫描内嵌函数这样的东西时，您才需要更大（并且稍微慢一些）的x86intrin.h或intrin.h（尽管英特尔在其内嵌函数指南中将其中一些文档化为在immintrin.h中可用）。 - Peter Cordes
据我所知，英特尔文档中指定在immintrin.h中的一些非SIMD内在函数，在gcc、clang和/或MSVC中只在x86intrin.h / intrin.h中提供，而不在immintrin.h中。 - Peter Cordes
65

头文件的名称取决于你的编译器和目标架构。

  • 对于 Microsoft C++ (目标架构为 x86、x86-64 或 ARM) 和 Intel C/C++ Compiler for Windows，请使用 intrin.h
  • 对于 gcc/clang/icc 目标架构为 x86/x86-64，请使用 x86intrin.h
  • 对于 gcc/clang/armcc 目标架构为带 NEON 的 ARM，请使用 arm_neon.h
  • 对于 gcc/clang/armcc 目标架构为带 WMMX 的 ARM，请使用 mmintrin.h
  • 对于 gcc/clang/xlcc 目标架构为带 VMX（也称为 Altivec）和/或 VSX 的 PowerPC，请使用 altivec.h
  • 对于 gcc/clang 目标架构为带 SPE 的 PowerPC，请使用 spe.h

你可以使用条件预处理指令来处理所有这些情况:

#if defined(_MSC_VER)
     /* Microsoft C/C++-compatible compiler */
     #include <intrin.h>
#elif defined(__GNUC__) && (defined(__x86_64__) || defined(__i386__))
     /* GCC-compatible compiler, targeting x86/x86-64 */
     #include <x86intrin.h>
#elif defined(__GNUC__) && defined(__ARM_NEON__)
     /* GCC-compatible compiler, targeting ARM with NEON */
     #include <arm_neon.h>
#elif defined(__GNUC__) && defined(__IWMMXT__)
     /* GCC-compatible compiler, targeting ARM with WMMX */
     #include <mmintrin.h>
#elif (defined(__GNUC__) || defined(__xlC__)) && (defined(__VEC__) || defined(__ALTIVEC__))
     /* XLC or GCC-compatible compiler, targeting PowerPC with VMX/VSX */
     #include <altivec.h>
#elif defined(__GNUC__) && defined(__SPE__)
     /* GCC-compatible compiler, targeting PowerPC with SPE */
     #include <spe.h>
#endif
这里还有一些可以添加到您的列表中：在使用gcc的UltraSPARC+VIS上，请使用visintrin.h；如果您有Sun的VSDK，则vis.h提供了不同的内部函数集。文档可以在此处找到：GCC VIS内置函数，Sun VIS用户指南。 - onitake
53

从这个页面开始

+----------------+------------------------------------------------------------------------------------------+
|     Header     |                                         Purpose                                          |
+----------------+------------------------------------------------------------------------------------------+
| x86intrin.h    | Everything, including non-vector x86 instructions like _rdtsc().                         |
| mmintrin.h     | MMX (Pentium MMX!)                                                                       |
| mm3dnow.h      | 3dnow! (K6-2) (deprecated)                                                               |
| xmmintrin.h    | SSE + MMX (Pentium 3, Athlon XP)                                                         |
| emmintrin.h    | SSE2 + SSE + MMX (Pentium 4, Athlon 64)                                                  |
| pmmintrin.h    | SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (Pentium 4 Prescott, Athlon 64 San Diego)                        |
| tmmintrin.h    | SSSE3 + SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (Core 2, Bulldozer)                                      |
| popcntintrin.h | POPCNT (Nehalem (Core i7), Phenom)                                                       |
| ammintrin.h    | SSE4A + SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (AMD-only, starting with Phenom)                         |
| smmintrin.h    | SSE4_1 + SSSE3 + SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (Penryn, Bulldozer)                             |
| nmmintrin.h    | SSE4_2 + SSE4_1 + SSSE3 + SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (Nehalem (aka Core i7), Bulldozer)     |
| wmmintrin.h    | AES (Core i7 Westmere, Bulldozer)                                                        |
| immintrin.h    | AVX, AVX2, AVX512, all SSE+MMX (except SSE4A and XOP), popcnt, BMI/BMI2, FMA             |
+----------------+------------------------------------------------------------------------------------------+

一般而言，您只需包含immintrin.h即可获得所有英特尔扩展，或者如果您需要包括_bit_scan_forward和_rdtsc以及包括AMD专有的所有矢量内在函数，则使用x86intrin.h。如果您反对包含实际不需要的内容，则可以通过查看表格选择正确的包含文件。

x86intrin.h是获取 AMD XOP（仅适用于Bulldozer，甚至未来的AMD CPU）内在函数的推荐方法，而不是具有自己的头文件。

一些编译器仍然会生成错误消息，如果您使用尚未启用的指令集的内在函数（例如，如果您包括immintrin.h并启用了AVX2，则没有启用fma的情况下使用_mm_fmadd_ps）。

1
smmintrin（SSE4.1）是Penryn（45nm Core2），而不是Nehalem（“i7”）。我们能否停止使用“i7”作为架构名称？现在英特尔已经继续在SnB系列中使用它，这意义已经不存在了。 - Peter Cordes
immintrin.h 在 GCC 9.1.0 中似乎没有包含 _popcnt32 和 _popcnt64（不要与 popcntintrin.h 中的那些混淆！）内置函数。因此，看来 x86intrin.h 仍然有其作用。 - Thom Wiggers
24

20200914: 最新最佳实践: <immintrin.h>（也受到MSVC支持）。

我将保留其余的回答以供历史记录使用；它可能对旧的编译器/平台组合很有用...

正如许多答案和评论所述，<x86intrin.h>是x86[-64] SIMD内部函数的综合头文件。它还提供支持其他ISA扩展指令的内部函数。 gcc，clang和icc都已经在此上达成共识。我需要挖掘一些支持头文件的版本，并认为列出一些发现可能会很有用...

  • gcc： x86intrin.h支持首次出现在gcc-4.5.0。 不再维护gcc-4发布系列，而gcc-6.x是当前稳定发布系列。 gcc-5还引入了所有clang-3.x版本中存在的__has_include扩展。 gcc-7处于预发布状态（回归测试等），根据当前的版本控制方案，将发布为gcc-7.1.0。

  • clang：所有clang-3.x版本似乎都支持x86intrin.h。 最新的稳定发行版是clang（LLVM）3.9.1。 开发分支是clang（LLVM）5.0.0。 不清楚4.x系列发生了什么。

  • Apple clang：恼人的是，Apple的版本号不对应LLVM项目的版本号。 话虽如此，当前版本：clang-800.0.42.1基于LLVM 3.9.0。第一个基于LLVM 3.0的版本似乎是Xcode 4.1中的Apple clang 2.1。 LLVM 3.1在Xcode 4.3.3中首次出现，并与Apple clang 3.1（数字上的巧合）一起出现。

    Apple还定义了__apple_build_version__例如8000042。 这似乎是可用的最稳定、严格上升的版本控制方案。 如果您不想支持旧编译器，将其中一个值作为最低要求即可。

因此，任何最新版本的clang，包括Apple版本，都不应该有x86intrin.h的问题。 当然，除了gcc-5外，您始终可以使用以下内容：

#if defined (__has_include) && (__has_include(<x86intrin.h>))
#include <x86intrin.h>
#else
#error "upgrade your compiler. it's free..."
#endif

有一个技巧你不能太依赖，那就是在clang中使用__GNUC__的版本。由于历史原因，版本控制被固定在了4.2.1上，在x86intrin.h头文件之前。但对于一些简单的保持向后兼容性的GNU C扩展来说偶尔还是很有用的。

  • icc: 据我所知，自至少Intel C++ 16.0以来，支持x86intrin.h头文件。版本测试可以使用：#if (__INTEL_COMPILER >= 1600)。 这个版本（可能还包括更早的版本）还提供了__has_include扩展的支持。

  • MSVC: 看起来MSVC++ 12.0 (Visual Studio 2013)是第一个提供intrin.h头文件而非x86intrin.h的版本……这表明：版本测试应该是#if (_MSC_VER >= 1800)。当然，如果你试图编写能够跨所有这些不同编译器的可移植代码，此平台上的头文件名将是你最不关心的问题。

1
我更喜欢使用__has_builtin而不是烦人的版本检查。同时需要注意，GCC在某些内建函数上仍存在一些错误；在这种情况下，我会考虑使用特定于目标的内建函数，即使它们是未经记录的。 - FrankHB
网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的
可以查看英文原文，
原文链接