gcc中的"假设"条款

Question

gcc(最新版本:4.8,4.9)是否具有类似于__assume()icc支持的内置的"假设"子句？例如,__assume( n % 8 == 0 );

Answer 1

从gcc 4.8.2开始,gcc中没有__assume()的等价物.我不知道为什么 - 它会非常有用.mafso建议:

#define __assume(cond) do { if (!(cond)) __builtin_unreachable(); } while (0)

这是一个老技巧,至少可以追溯到2010年,可能更长.编译器通常会优化'cond'的评估,因为无论如何,cond为false的任何评估都将是未定义的.但是,如果它包含对不透明(非内联)函数的调用,它似乎不会优化掉'cond'.编译器必须假设不透明调用可能具有副作用(例如,更改全局)并且不能优化掉调用,尽管它可以优化掉结果上的任何计算和分支.出于这个原因,宏观方法充其量只是部分解决方案.

Answer 2

[[assume(...)]];- 添加到 C++23 的可移植版本。

__attribute__((__assume__(...)));- 在 GCC 13 中与上述内容一起添加，对于 C 代码很有用。

Answer 3

在您的示例中，您想要通知编译器它N是 8 的倍数。您只需插入以下行即可完成此操作

N = N & 0xFFFFFFF8;

在您的代码中（如果N是 32 位整数）。这不会改变N，因为N是 8 的倍数，但从 GCC 4.9 开始，编译器似乎理解这N是 8 的倍数，在这一行之后。

下一个示例展示了这一点，其中添加了两个浮点向量：

int add_a(float * restrict a, float * restrict b, int N)
{
    a = (float*)__builtin_assume_aligned(a, 32);
    b = (float*)__builtin_assume_aligned(b, 32);
    N = N & 0xFFFFFFF8; 
    for (int i = 0; i < N; i++){
        a[i] = a[i] + b[i];
    }
    return 0;
}


int add_b(float * restrict a, float * restrict b, int N)
{
    a = (float*)__builtin_assume_aligned(a, 32);
    b = (float*)__builtin_assume_aligned(b, 32);
    for (int i = 0; i < N; i++){
        a[i] = a[i] + b[i];
    }
    return 0;
}

使用gcc -m64 -std=c99 -O3gcc 版本 4.9，add_a编译为矢量化代码

add_a:
  and edx, -8
  jle .L6
  sub edx, 4
  xor ecx, ecx
  shr edx, 2
  lea eax, [rdx+1]
  xor edx, edx
.L3:
  movaps xmm0, XMMWORD PTR [rdi+rdx]
  add ecx, 1
  addps xmm0, XMMWORD PTR [rsi+rdx]
  movaps XMMWORD PTR [rdi+rdx], xmm0
  add rdx, 16
  cmp ecx, eax
  jb .L3
.L6:
  xor eax, eax
  ret

对于 function ，需要超过 20 条额外指令来处理不是 8 的倍数的add_b情况 ：N

add_b:
  test edx, edx
  jle .L17
  lea ecx, [rdx-4]
  lea r8d, [rdx-1]
  shr ecx, 2
  add ecx, 1
  cmp r8d, 2
  lea eax, [0+rcx*4]
  jbe .L16
  xor r8d, r8d
  xor r9d, r9d
.L11:
  movaps xmm0, XMMWORD PTR [rdi+r8]
  add r9d, 1
  addps xmm0, XMMWORD PTR [rsi+r8]
  movaps XMMWORD PTR [rdi+r8], xmm0
  add r8, 16
  cmp ecx, r9d
  ja .L11
  cmp eax, edx
  je .L17
.L10:
  movsx r8, eax
  lea rcx, [rdi+r8*4]
  movss xmm0, DWORD PTR [rcx]
  addss xmm0, DWORD PTR [rsi+r8*4]
  movss DWORD PTR [rcx], xmm0
  lea ecx, [rax+1]
  cmp edx, ecx
  jle .L17
  movsx rcx, ecx
  add eax, 2
  lea r8, [rdi+rcx*4]
  cmp edx, eax
  movss xmm0, DWORD PTR [r8]
  addss xmm0, DWORD PTR [rsi+rcx*4]
  movss DWORD PTR [r8], xmm0
  jle .L17
  cdqe
  lea rdx, [rdi+rax*4]
  movss xmm0, DWORD PTR [rdx]
  addss xmm0, DWORD PTR [rsi+rax*4]
  movss DWORD PTR [rdx], xmm0
.L17:
  xor eax, eax
  ret
.L16:
  xor eax, eax
  jmp .L10

请参阅Godbolt 链接。