C++ 如何在x64代码中获取exp（）函数的内部函数？

我有以下代码，希望使用

exp（）

函数的内部版本。不幸的是，它不在x64版本中，这使得它比类似的Win32（即32位版本）慢：

如您所见，我确实按照要求提供了

/Oi

、

/O2

和

/fp:fast

。然而，尽管我做出了努力，还是调用了标准库，使得

exp（）

在x64版本上的执行速度变慢

以下是生成的程序集：

  for (double i=0;i<NUM_ITERATIONS;++i)
000000013F911030  movsd      xmm10,mmword ptr [__real@3ff0000000000000 (13F912248h)]  
000000013F911039  movapd     xmm8,xmm6  
000000013F91103E  movapd     xmm7,xmm9  
000000013F911043  movaps     xmmword ptr [rsp+20h],xmm11  
000000013F911049  movsd      xmm11,mmword ptr [__real@416312d000000000 (13F912240h)]  
  {
    result+=exp(expNum);
000000013F911052  movapd     xmm0,xmm7  
000000013F911056  call       exp (13F911A98h) // ***** exp lib call is here *****
000000013F91105B  addsd      xmm8,xmm10  
    expNum+=0.00001;
000000013F911060  addsd      xmm7,xmm9  
000000013F911065  comisd     xmm8,xmm11  
000000013F91106A  addsd      xmm6,xmm0  
000000013F91106E  jb         main+52h (13F911052h)  
  }

代码多得多，但速度更快。我在3.3 GHz Nehalem EP主机上进行的定时测试产生了以下结果：

32位：

循环体平均执行时间：34.849229个周期/10.560373纳秒

64位：

循环体平均执行时间：45.845323个周期/13.892522纳秒

确实是非常奇怪的行为。为什么会这样

更新：

我创造了一个新的世界。请随意投票，从微软自己那里获得关于浮点内部函数使用的权威答案，特别是在x64代码中。

编辑我想在本次讨论中添加到和的链接

在初始检查时，应该有一种方法使用F2XM1来计算指数。但是，它在x87指令集中

---

明确使用MMX/x87是有希望的，正如在x64上发布的文章中所述，浮点运算是使用SSE执行的。这没有用于

exp（）

的内置操作，因此，除非您编写自己的内联手动矢量化

\uuum128d exp（\uuuuum128d）

（），否则调用标准库是不可避免的

---

我想您提到的MSDN文章是用32位代码编写的，其中使用了8087 FP。

我认为Microsoft提供32位SSE2 exp（）固有版本的唯一原因是标准调用约定。32位调用约定要求将操作数推送到主堆栈上，并在FPU堆栈的顶部寄存器中返回结果。如果启用了SSE2代码生成，则返回值可能会从FPU堆栈弹出到内存中，然后从该位置加载到SSE2寄存器中，以便对结果执行任何数学运算。显然，在SSE2寄存器中传递操作数并在SSE2寄存器中返回结果更快。这就是uu libm_sse2_exp（）所做的。在64位代码中，标准调用约定传递操作数并返回SSE2寄存器中的结果，因此具有内部版本没有任何优势

---

exp（）的32位SSE2和64位实现之间性能差异的原因是Microsoft在这两种实现中使用了不同的算法。我不知道它们为什么会这样做，它们会对某些操作数产生不同的结果（不同1ulp）。

（解释为什么VS没有64位版本）指出，64位构建可能比32位构建慢。不过，我不知道这种解释是否适用于您的具体案例。那篇文章是关于Visual Studio本身的64位版本，与提出的问题无关。有许多因素会使64位应用程序比32位应用程序慢。除非我遗漏了什么，否则这些因素都与我关于浮点计算的问题无关。@MichaelGoldshteyn-我的错误GregC，删除/D“WIN32”对生成的代码没有影响。@GregC，关于你到software.intel.com的链接，我们在项目中没有使用SVML库，所以没有。我只是想让构建符合微软基于MSDN的“保证”。请参阅我编辑的问题，其中包括由32位构建生成的代码以及32位与64位的定时比较。这两个构建都没有使用“true”内在函数，但调用的函数之间存在差异，32位构建速度明显更快。可能吧，但事实是，在任何SSE操作码中都没有exp内在函数。这是真的，但根据MSDN文档，我期待exp（）的内在实现在我的（汇编）代码中内联。我打赌文档根本没有更新到SSE codegen。我怀疑如果从选项中删除/arch:sse2并以8087 FPU为目标，那么您将看到正在进行的内部调用。从32位构建中删除sse2会产生完全不同的代码，它使用8087“f”指令，我看不到任何

exp（）

lib调用。不过，代码的速度几乎慢了三倍。然而，你似乎确实了解了一些事情。对于64位版本，不可能在编译器中禁用SSE2的使用，因为所有64位处理器都必须支持它。因此，生成的（汇编）代码没有变化。

  for (double i=0;i<NUM_ITERATIONS;++i)
000000013F911030  movsd      xmm10,mmword ptr [__real@3ff0000000000000 (13F912248h)]  
000000013F911039  movapd     xmm8,xmm6  
000000013F91103E  movapd     xmm7,xmm9  
000000013F911043  movaps     xmmword ptr [rsp+20h],xmm11  
000000013F911049  movsd      xmm11,mmword ptr [__real@416312d000000000 (13F912240h)]  
  {
    result+=exp(expNum);
000000013F911052  movapd     xmm0,xmm7  
000000013F911056  call       exp (13F911A98h) // ***** exp lib call is here *****
000000013F91105B  addsd      xmm8,xmm10  
    expNum+=0.00001;
000000013F911060  addsd      xmm7,xmm9  
000000013F911065  comisd     xmm8,xmm11  
000000013F91106A  addsd      xmm6,xmm0  
000000013F91106E  jb         main+52h (13F911052h)  
  }

  for (double i=0;i<NUM_ITERATIONS;++i)
00101031  xorps       xmm1,xmm1  
00101034  rdtsc  
00101036  push        ebx  
00101037  push        esi  
00101038  movsd       mmword ptr [esp+1Ch],xmm0  
0010103E  movsd       xmm0,mmword ptr [__real@3ee4f8b588e368f1 (102188h)]  
00101046  push        edi  
00101047  mov         ebx,eax  
00101049  mov         dword ptr [esp+3Ch],edx  
0010104D  movsd       mmword ptr [esp+28h],xmm0  
00101053  movsd       mmword ptr [esp+30h],xmm1  
00101059  lea         esp,[esp]  
  {
    result+=exp(expNum);
00101060  call        __libm_sse2_exp (101EC0h) // <--- Quite different from 64-bit
00101065  addsd       xmm0,mmword ptr [esp+20h]  
0010106B  movsd       xmm1,mmword ptr [esp+30h]  
00101071  addsd       xmm1,mmword ptr [__real@3ff0000000000000 (102180h)]  
00101079  movsd       xmm2,mmword ptr [__real@416312d000000000 (102178h)]  
00101081  comisd      xmm2,xmm1  
00101085  movsd       mmword ptr [esp+20h],xmm0  
    expNum+=0.00001;
0010108B  movsd       xmm0,mmword ptr [esp+28h]  
00101091  addsd       xmm0,mmword ptr [__real@3ee4f8b588e368f1 (102188h)]  
00101099  movsd       mmword ptr [esp+28h],xmm0  
0010109F  movsd       mmword ptr [esp+30h],xmm1  
001010A5  ja          wmain+40h (101060h)  
  }