AVX2 64位无符号整数比较

Posted 2021-04-10

我想比较两个__m256i（4个打包的64位整数）。为此，我使用_mm256_cmpgt_epi64函数。

除了一些比较之外，该函数按预期工作，就好像函数没有考虑64位整数的最大位。如下面第二和第三次比较所示。

这里是一个MCVE，我希望a中的每个64位整数大于b的同行（因此cp应该是0xFFF...FFF）：

#include <immintrin.h>
#include <x86intrin.h>
#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>

// gcc mcve.c -mavx2 -madx && ./a.out

int print_avx2_hex256(__m256i ymm)
{
    const size_t n = sizeof(__m256i) / sizeof(u_int64_t);
    u_int64_t buffer[n];
    _mm256_storeu_si256((__m256i*)buffer, ymm);
    for (int i=0; i<n; ++i)
        printf("%016"PRIx64" ", buffer[i]);
    printf("
");

    return 0;
}

int compare(__m256i a, __m256i b)
{
    __m256i cp = _mm256_cmpgt_epi64(a,b);

    print_avx2_hex256(cp); // Comparison
    print_avx2_hex256(a);
    print_avx2_hex256(b);

    return 0;
}

int main()
{
    u_int64_t _a[4] = {0xf, 0xf000000000000000, 0xd00000000000000d, 0x0f00000000000000};
    u_int64_t _b[4] = {0x2, 0x2000000000000000, 0x2000000000000002, 0x0200000000000000};

    __m256i a   = _mm256_setr_epi64x(_a[0], _a[1], _a[2], _a[3]);
    __m256i b   = _mm256_setr_epi64x(_b[0], _b[1], _b[2], _b[3]);

    compare(a,b);
    return 0;
}

然而，我的输出如下（按顺序cp，a，b）：

ffffffffffffffff 0000000000000000 0000000000000000 ffffffffffffffff 
000000000000000f f000000000000000 d00000000000000d 0f00000000000000 
0000000000000002 2000000000000000 2000000000000002 0200000000000000 

我不熟悉英特尔内在函数，所以如果有人能告诉我我做错了什么，那将不胜感激:)

答案

你的问题是_mm256_cmpgt_epi64比较了有符号整数，所以如果你在其中一个i64上设置了最高位，它就被认为是负数。例如，0xf000000000000000是负数，0x2000000000000000不是，而_mm256_cmpgt_epi64（正确地）告诉你后者更大。

它看起来不像有一个严格等效的函数来比较无符号整数，但你可以使用_mm256_cmpgt_epu64_mask，它返回一个__mmask8位字段。

编辑：忘了提及_mm256_cmpgt_epu64_mask需要AVX512，这可能不适合你。