http://blog.csdn.net/gengshenghong/article/details/7007100
我們知道，在C/C++代碼中，可以插入匯編代碼提高性能。現在的指令集有了很多的高級指令，如果我們希望使用這些高級指令來實現一些高效的算法，就可以在代碼中嵌入匯編，使用SSE等高級指令，這是可行的，但是如果對匯編不太熟悉，不愿意使用匯編的人來說，其實也是可以的，這就是Compiler Intrinsics（http://msdn.microsoft.com/zh-cn/site/26td21ds）。
PS：下面的內容以Windows平臺為主，對于Linux下，也有類似的方法。
（1）什么是Intrinsics
Intrinsics是對MMX、SSE等指令集的指令的一種封裝，以函數的形式提供，使得程序員更容易編寫和使用這些高級指令，在編譯的時候，這些函數會被內聯為匯編，不會產生函數調用的開銷。在理解intrinsics指令之前，先理解intrinsics函數。
（3）#pragma intrinsic和#pragma function
#pragma intrinsic(function[,function][,function]...)：表示后面的函數將進行intrinsic，替換為內部函數，去掉了函數調用的開銷，注意：有些地方解釋為內聯，但是和內聯并不完全相同，對于內聯，可以指定任意函數為內聯，但是此pragma intrinsic只能適用于編譯器規定的一部分函數，不是所有函數都能使用，而且，inline關鍵字一般用于指定自定義的函數，intrinsic則是系統庫函數的一部分。參考http://technet.microsoft.com/zh-cn/library/tzkfha43.aspx獲取詳細的說明。
下面分析這個例子：
#include?<math.h> ?? void ?foo()?? {?? ????double ?var?=?cos(10);?? }?? 使用VS2010的32bit的command line編譯：
cl /c test.c /FA
輸出得到其匯編文件：
;?Listing?generated?by?Microsoft?(R)?Optimizing?Compiler?Version?16.00.30319.01??? ?? ????TITLE???C:\tempLab\test.c?? ????.686P?? ????.XMM?? ????include?listing.inc?? ????.model??flat?? ?? INCLUDELIB?LIBCMT?? INCLUDELIB?OLDNAMES?? ?? PUBLIC??__real@4024000000000000?? PUBLIC??_foo?? EXTRN???_cos:PROC?? EXTRN???__fltused:DWORD ?? ;???COMDAT?__real@4024000000000000?? ;?File?c:\templab\test.c?? CONST???SEGMENT?? __real@4024000000000000?DQ?04024000000000000r???;?10?? ;?Function?compile?flags:?/Odtp?? CONST???ENDS?? _TEXT???SEGMENT?? _var$?=?-8??????????????????????;?size?=?8?? _foo????PROC?? ;?Line?3?? ????push????ebp?? ????mov?ebp,?esp?? ????sub?esp,?8?? ;?Line?4?? ????sub?esp,?8?? ????fld?QWORD?PTR?__real@4024000000000000?? ????fstp????QWORD?PTR?[esp]?? ????call????_cos?? ????add?esp,?8?? ????fstp????QWORD?PTR?_var$[ebp]?? ;?Line?5?? ????mov?esp,?ebp?? ????pop?ebp?? ????ret?0?? _foo????ENDP?? _TEXT???ENDS?? END?? 可以看到，這里調用了call
_cos函數進行運算，下面代碼修改如下：
#include?<math.h> ?? #pragma?intrinsic(cos) ?? void ?foo()?? {?? ????double ?var?=?cos(10);?? }?? 同樣的命令編譯，得到匯編如下：
;?Listing?generated?by?Microsoft?(R)?Optimizing?Compiler?Version?16.00.30319.01??? ?? ????TITLE???C:\tempLab\test.c?? ????.686P?? ????.XMM?? ????include?listing.inc?? ????.model??flat?? ?? INCLUDELIB?LIBCMT?? INCLUDELIB?OLDNAMES?? ?? PUBLIC??__real@4024000000000000?? PUBLIC??_foo?? EXTRN???__fltused:DWORD ?? EXTRN???__CIcos:PROC?? ;???COMDAT?__real@4024000000000000?? ;?File?c:\templab\test.c?? CONST???SEGMENT?? __real@4024000000000000?DQ?04024000000000000r???;?10?? ;?Function?compile?flags:?/Odtp?? CONST???ENDS?? _TEXT???SEGMENT?? _var$?=?-8??????????????????????;?size?=?8?? _foo????PROC?? ;?Line?4?? ????push????ebp?? ????mov?ebp,?esp?? ????sub?esp,?8?? ;?Line?5?? ????fld?QWORD?PTR?__real@4024000000000000?? ????call????__CIcos?? ????fstp????QWORD?PTR?_var$[ebp]?? ;?Line?6?? ????mov?esp,?ebp?? ????pop?ebp?? ????ret?0?? _foo????ENDP?? _TEXT???ENDS?? END?? 對比之后，它們的主要區別的代碼段如下：
sub?esp,?8?? ????fld?QWORD?PTR?__real@4024000000000000?? ?? ????fstp????QWORD?PTR?[esp]?? ????call????_cos?? ????add?esp,?8?? fld?QWORD?PTR?__real@4024000000000000?? call????__CIcos?? 顯然，使用了Intrinsics之后的cos函數的指令少了很多，其調用的內部函數是_CIcos(http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ff770589.aspx)，此函數會計算對棧頂的元素直接進行cos運算，所以節省了很多函數調用參數傳遞等的指令。
仍然參考MSDN（http://technet.microsoft.com/zh-cn/library/tzkfha43.aspx）可以看到其中一段話：
The floating-point functions listed below do not have true intrinsic forms. Instead they have versions that?pass arguments directly to the floating-point chip rather than pushing them onto the program stack .
當然，這是描述其中一部分Intrinsics函數的，Intrinsics也有不同的方式進行優化/內聯，具體參考MSDN查詢哪些函數可以使用Intrinsics以及是如何工作的（http://msdn.microsoft.com/zh-cn/site/26td21ds）。
#pragma function：使用格式和intrinsics一樣，pragma function用于指定函數不進行intrinsics操作，也就是不生成內部函數。
最后，要知道的一個內容是一個相關的編譯選項：/Oi
http://technet.microsoft.com/zh-cn/library/f99tchzc.aspx
/Oi 僅作為對編譯器的請求，用于將某些函數調用替換為內部函數；為產生更好的性能，編譯器可能會調用函數（而不會將該函數調用替換為內部函數）。
簡單的理解，就是告訴編譯器盡量使用intrinsics版本的調用，當然，最終的實際調用依賴于編譯器的判斷。
也可以參考wiki中（http://en.wikipedia.org/wiki/Intrinsic_function）關于intrinsic functions來幫助理解其作用。簡單來說，可以理解為編譯器的“內置函數”，編譯器會根據情況進行一些優化。
（4）指令集相關的intrinsics介紹
上面介紹的是pragma對intrinsic函數的使用，其中介紹了cos，還有很多類似的“內置函數版本”。有時候將上面的這些稱之為”intrinsics函數“，除此之外，intrinsics更廣泛的使用是指令集的封裝，能直接映射到高級指令集，從而使得程序員可以以函數調用的方式來實現匯編能達到的功能，編譯器會生成為對應的SSE等指令集匯編。
1. 如何使用這類函數
在windows上，包含#include <**mmintrin.h>頭文件即可（不同的指令集擴展的函數可能前綴不一樣），也可以直接包含#include <intrin.h>（這里面會根據使用環境判斷使用ADM的一些兼容擴展）。
2.?關于數據類型
這些和指令集相關的函數，一般都有自己的數據類型，不能使用一般的數據類型傳遞進行計算，一般來說，MMX指令是__m64（http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/08x3t697(v=VS.90).aspx）類型的數據，SSE是__m128類型的數據等等。
3. 函數名：
這類函數名一般以__m開頭。函數名稱和指令名稱有一定的關系。
4. 加法實例：
下面使用SSE指令集進行加法運算，一條指令對四個浮點數進行運算：
#include?<stdio.h> ?? #include?<intrin.h> ?? ?? int ?main( int ?argc,? char *?argv[])?? {?? ????__m128??a;?? ????__m128??b;?? ?????? ????a?=?_mm_set_ps(1,2,3,4);?????????? ????b?=?_mm_set_ps(1,2,3,4);?????????? ?? ????__m128?c?=?_mm_add_ps(a,?b);?????? ?? ????printf("0:?%lf\n" ,?c.m128_f32[0]);?? ????printf("1:?%lf\n" ,?c.m128_f32[1]);?? ????printf("2:?%lf\n" ,?c.m128_f32[2]);?? ????printf("3:?%lf\n" ,?c.m128_f32[3]);?? ?? ????return ?0;?? }?? 從代碼看，好像很復雜，但是生成的匯編的效率會比較高。一條指令就完成了四個浮點數的加法，其運行結果如下：
（5）總結：
1.?Intrinsics函數：能提高性能，會增大生成代碼的大小，是編譯器的”內置函數“。
2. Intrinsics對指令的封裝函數：直接映射到匯編指令，能簡化匯編代碼的編寫，另外，隱藏了寄存器分配和調度等。由于涉及到的數據類型、函數等內容較多，這里只是一個簡單的介紹。
總結
以上是生活随笔 為你收集整理的在C/C++代码中使用SSE等指令集的指令(1)介绍 的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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