C++ 高阶位-取它们并将一个uint64\u t转换成一个uint8\u t

假设您有一个uint64，只关心uint64中每个字节的高阶位。像这样：

uint32\t： 0000 ... 1000万1000万1000万-->0000 1111

有没有比以下更快的方法：

   return
   (
     ((x >> 56) & 128)+
     ((x >> 49) &  64)+
     ((x >> 42) &  32)+
     ((x >> 35) &  16)+
     ((x >> 28) &   8)+
     ((x >> 21) &   4)+
     ((x >> 14) &   2)+
     ((x >>  7) &   1)
   )

又称移位x、屏蔽和为每个字节添加正确的位？这将编译成大量的汇编，我正在寻找一种更快的方法。。。我使用的机器最多只有SSE2指令，我没有找到有用的SIMD ops

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感谢您的帮助。

您不需要所有单独的逻辑AND，您可以将其简化为：

x &= 0x8080808080808080;
return (x >>  7) | (x >> 14) | (x >> 21) | (x >> 28) |
       (x >> 35) | (x >> 42) | (x >> 49) | (x >> 56);

（假设函数返回类型为

uint8\u t

）

您还可以将其转换为展开的循环：

uint8_t r = 0;

x &= 0x8080808080808080;

x >>= 7; r |= x;
x >>= 7; r |= x;
x >>= 7; r |= x;
x >>= 7; r |= x;
x >>= 7; r |= x;
x >>= 7; r |= x;
x >>= 7; r |= x;
x >>= 7; r |= x;
return r;

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我不确定哪一个在实践中会表现得更好，尽管我倾向于打赌第一个-第二个可能会产生较短的代码，但依赖链较长。

正如我在评论中提到的，

pmovskb

满足您的需要。以下是您可以如何使用它：

MMX+SSE1：

movq mm0, input ; input can be r/m
pmovmskb output, mm0 ; output must be r

SSE2：

我以新的方式查找

BMI2：

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下面是如何使用SSE intrinsics实现这一点：

#include <xmmintrin.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>

int main (void)
{
  uint64_t x
  = 0b0000000010000000000000001000000000000000100000000000000010000000;

  printf ("%x\n", _mm_movemask_pi8 ((__m64) x));
  return 0;
}

这似乎有效：

return (x & 0x8080808080808080) % 127;

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首先，你真的不需要这么多手术。一次可以对多个位执行操作：

x = (x >> 7) & 0x0101010101010101; // 0x0101010101010101
x |= x >> 28;                      // 0x????????11111111
x |= x >> 14;                      // 0x????????????5555
x |= x >>  7;                      // 0x??????????????FF
return x & 0xFF;

另一种方法是使用模进行横向加法。首先要注意的是

x%n

是基

n+1

中的数字之和，因此如果

n+1

是

2^k

，则添加了k个位的组。如果你从

t=（x>>7）&0x0101010101

如上所述，您希望对7位的组求和，因此

t%127

将是解决方案。但是

t%127

仅适用于126的结果。0x8080及以上任何内容将给出不正确的结果。我试过一些修正，没有一个是容易的

试图用模来把我们置于这样一种情况，即前面算法的最后一步是可能的。我们想要的是保留两个低有效位，然后将另一个的总和按14分组。所以

ull t = (x & 0x8080808080808080) >> 7;
ull u = (t & 3) | (((t>>2) % 0x3FFF) << 2);
return (u | (u>>7)) & 0xFF;

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工作。&选择要保留的位。将所有位相乘到最高有效字节，移位将它们移动到最低有效字节。因为乘法在大多数现代CPU上都很快，所以它不应该比使用汇编慢太多。

您可以重新解释单个字节，循环遍历它们并屏蔽单个位。不知道这是否更快，但也许编译器可以更好地优化它。也许你可以先用

0x8080

屏蔽，然后乘以一个特定的常数，将这些位放在更方便的位置，也许可以在查找表中使用。你需要结果吗，即8位序列作为一个数字？或者只检查HO位是否为

1

就足够了？是的，

pmovmskb

正是您想要的。IIRC在AVX2中会有一条整数指令，你可以用它做同样的事情（收集位，忘记助记符）。@AndyRoss我正在写它，花了一段时间，因为我真的想把新指令放在那里：）而百万美元的问题是：

gcc-msse

是否为此代码生成

pmovskb

您可能希望将该常量限定为

ULL

，这样编译器就不会试图对有符号的值耍花招了。@MarkB：在C++11中这不是必需的。我很确定ULL在C99中也不是必需的-因为

x

是无符号的，即使该常量有符号，它也会被提升为无符号的（即使常数的类型比

uint64\t

宽，这也是正确的。）如果添加正确的内联asm（具有适当的约束），则+1使用此方法生成最佳代码。@R..I会的，但我以前从未这样做过。我尽量不使用10英尺长的杆来触碰GCC。我查看了这些约束，并且，好吧，代码可能会在稍后出现。无论如何，可能是OK+1。如果我有时间研究如何做，我会添加它。这个asm没有简单的内在特性吗？@rubenvb you te告诉我。我从来没有想过如何从带有内部函数的寄存器中

MOVQ

。如果您设置了第一个位，因此需要回答>=128，则不会。这实际上可能比

pmovmsk

快，后者是一条非常慢的指令。@drhirsch 2周期延迟（AMD K10上的3）Core2上的吞吐量为1，一点也不差，甚至这里的乘法也更差。

return (x & 0x8080808080808080) % 127;

x = (x >> 7) & 0x0101010101010101; // 0x0101010101010101
x |= x >> 28;                      // 0x????????11111111
x |= x >> 14;                      // 0x????????????5555
x |= x >>  7;                      // 0x??????????????FF
return x & 0xFF;

ull t = (x & 0x8080808080808080) >> 7;
ull u = (t & 3) | (((t>>2) % 0x3FFF) << 2);
return (u | (u>>7)) & 0xFF;

ull t = ((x & 0x8080808080808080) >> 7) % 0xFFFC;
return (t | (t>>7)) & 0xFF;

return ((x & 0x8080808080808080) * 0x2040810204081) >> 56;