Gcc 我可以去掉CTZ和指针加法之间的符号扩展吗？

对于此类代码：

#include <stdint.h>

char* ptrAdd(char* ptr, uint32_t x)
{
    return ptr + (uint32_t)__builtin_ctz(x);
}

当然，这是完全冗余的——这是对无符号整数的明显符号扩展。我能说服GCC不要这样做吗

---

该问题自GCC 4.9.0以来就存在，但在此之前，它是一个显式的零扩展，也是冗余的。

部分解决方案是使用64位版本的

ctz

，以及

-march

参数，以便使用

tzcnt

代替

bsf

，如下所示：

char* ptrAdd(char* ptr, uint32_t x)
{
    return ptr + __builtin_ctzl(x);
}

在无符号扩展中：

ptrAdd(char*, unsigned int):
  mov eax, esi
  tzcnt rax, rax
  add rax, rdi
  ret

它有一个

mov

（执行32到64位的零扩展），它取代了32位版本中的一个零化

xor

（该版本用于解决

tzcnt

）。这些成本大致相同，但是

mov

更可能在内联后消失。64位

tzcnt

的结果与32位的结果相同，但零输入的情况除外，零输入未定义（就

gcc

内部而言，不是

tzcnt

）

不幸的是，如果没有允许编译器使用

tzcnt

的

-march

参数，它将使用

bsf

，并且在这种情况下仍然执行符号扩展

似乎

bsf

和

tzcnt

之间不同行为的根源在于，在使用

bsf

版本的情况下，指令行为未定义为零。因此，原则上，指令可以返回任何内容，甚至是超出我们通常期望的0到63范围的值。再加上返回值被声明为

int

，简单地忽略符号扩展可能会导致“不可能”的情况，如

（\uuuuu builtin\uclzl（x）&0xff）==0xdeadbeef

）

现在根据gcc文档，对

\uuuu builtin\u ctzl

的零输入有一个“未定义的结果”——但不清楚这是否与C/C++“未定义的行为”相同，在C/C++“未定义的行为”中可能发生任何事情（这将允许不可能的事情），或者仅仅意味着“一些未指定的值”

---

您可以在上阅读此内容，其中一个问题已经公开了大约7年。

您可以不安全地使用

asm（“：”=r”（ctz64）：“0”（ctz））

告诉编译器64位输出与32位输入在同一寄存器中，没有指令（）。但这是非常可怕的，如果某些优化导致不只是使用tzcnt结果寄存器，则无法保护您免受输入32位值中的高垃圾的影响。另外，我不确定

bsf

如何处理

x=0

；它甚至可能不会将EAX扩展到RAX。（我看到了符号扩展，即使在明确使用tzcnt的情况下，

-march=haswell

，tzcnt总是编写EAX）。gcc有一些遗漏的优化错误，它对输出值没有足够的了解。这一个非常奇怪；我认为内部

bsf

/

tzcnt

必须定义为返回

int

或

long

，但是IDK为什么首先强制转换到

uint32\u t

并不能解决它。我想知道

\u内置的假设（）

是否有帮助。@PeterCordes-这看起来像是优化器中一个实际的错误代码。正如我在回答中提到的，基本问题似乎是，

bsf/bsr

的未定义行为使得您通常假设的内置返回值（即，它在0-31范围内）不一定是真的，因此编译器在扩展方面必须保守，但是这里生成的代码似乎是错误的-它可能导致从

ptr

中减去一个值，忽略对unsigned的转换（除非我在这里混淆了我的C转换规则）。可能是因为这些本质是特殊情况？@BeeOnRope:从技术上讲，这不是一个bug，因为：如果x是0，那么结果是未定义的。这不是

ffs

库函数或任何东西；内置代码似乎被定义为只使用bsf而不是tzcnt高效编译。（但不幸的是，这些天没有。）似乎

gcc7.3-march=skylake

不知道skylake修复了

tzcnt

/

lzcnt

（但不是

popcnt

）对目的地的错误依赖性。我问了一些稍微不同的问题，但答案实际上是这个问题的答案（链接到同一错误条目）。

ptrAdd(char*, unsigned int):
  mov eax, esi
  tzcnt rax, rax
  add rax, rdi
  ret