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c++ - 如何加快位测试

coder 2024-02-16 原文

我正在思考如何在以下例程中加快位测试:

void histSubtractFromBits(uint64* cursor, uint16* hist){
    //traverse each bit of the 256-bit-long bitstring by splitting up into 4 bitsets
    std::bitset<64> a(*cursor);
    std::bitset<64> b(*(cursor+1));
    std::bitset<64> c(*(cursor+2));
    std::bitset<64> d(*(cursor+3));
    for(int bit = 0; bit < 64; bit++){
        hist[bit] -= a.test(bit);
    }
    for(int bit = 0; bit < 64; bit++){
        hist[bit+64] -= b.test(bit);
    }
    for(int bit = 0; bit < 64; bit++){
        hist[bit+128] -= c.test(bit);
    }
    for(int bit = 0; bit < 64; bit++){
        hist[bit+192] -= d.test(bit);
    }
}

实际的 gcc 实现对 bit 参数进行范围检查，然后使用位掩码 &-s。我可以在没有位集和我自己的位移位/掩码的情况下做到这一点，但我相当肯定这不会产生任何显着的加速(告诉我我是否错了以及为什么)。

我不太熟悉 x86-64 程序集，但我知道某个 bit test instruction ，我知道理论上可以做到 inline assembly with gcc .

1) 您认为为上述代码编写内联汇编模拟是否值得？

2) 如果是，那么我将如何着手去做，即您能否向我展示一些基本的入门代码/示例以指明正确的方向？

最佳答案

据我所知，您基本上是遍历每一位。因此，我想每次简单地移动和屏蔽 LSB 应该提供良好的性能。像这样的东西:

uint64_t a = *cursor;
for(int bit = 0; a != 0; bit++, a >>= 1) {
    hist[bit] -= (a & 1);
}

或者，如果您希望只设置很少的位并且对 gcc 特定的东西感到满意，您可以使用 __builtin_ffsll

uint64_t a = *cursor;
int next;
for(int bit = 0; (next = __builtin_ffsll(a)) != 0; ) {
    bit += next;
    hist[bit - 1] -= 1;
    a >>= next;
}

这个想法应该没问题，但不保证实际代码:)

更新:使用 vector 扩展的代码:

typedef short v8hi __attribute__ ((vector_size (16)));

static v8hi table[256];

void histSubtractFromBits(uint64_t* cursor, uint16_t* hist)
{
    uint8_t* cursor_tmp = (uint8_t*)cursor;
    v8hi* hist_tmp = (v8hi*)hist;
    for(int i = 0; i < 32; i++, cursor_tmp++, hist_tmp++)
    {
        *hist_tmp -= table[*cursor_tmp];
    }
}

void setup_table()
{
    for(int i = 0; i < 256; i++)
    {
        for(int j = 0; j < 8; j++)
        {
            table[i][j] = (i >> j) & 1;
        }
    }
}

如果可用，这将被编译为 SSE 指令，例如我得到:

        leaq    32(%rdi), %rdx
        .p2align 4,,10
        .p2align 3
.L2:
        movzbl  (%rdi), %eax
        addq    $1, %rdi
        movdqa  (%rsi), %xmm0
        salq    $4, %rax
        psubw   table(%rax), %xmm0
        movdqa  %xmm0, (%rsi)
        addq    $16, %rsi
        cmpq    %rdx, %rdi
        jne     .L2

当然，这种方法依赖于缓存中的表。

关于c++ - 如何加快位测试，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/23348079/

amp43bitcursorcodec++gccassemblybitset

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