MSVC 在 GCC/CLang 中的内在函数 __emulu 和 _umul128

Question

在 MSVC 中存在内部函数 __emulu() 和 _umul128()。第一个是u32*u32->u64 乘法，第二个是u64*u64->u128 乘法。

CLang/GCC 是否存在相同的内在函数？

我找到的最接近的是Intel's Guide 中提到的_mulx_u32() 和_mulx_u64()。但是他们产生需要 BMI2 支持的mulx 指令。而 MSVC 的内在函数产生常规的 mul 指令。还有_mulx_u32()在-m64模式下不可用，而__emulu()和_umul128()在MSVC的32位和64位模式下都存在。

您可以在线尝试32-bit code 和64-bit code。

对于 32 位用户，可能会使用 return uint64_t(a) * uint64_t(b);（参见 online），希望编译器能够正确猜测并优化为使用 u32*u32->u64 乘法而不是 u64*u64->u64。但是有没有办法确定这一点？不要依赖编译器猜测两个参数都是 32 位的（即 uint64_t 的较高部分为零）？拥有一些像 __emulu() 这样的内在函数来确保你对代码的了解。

在 GCC/CLang 中有 __int128（参见代码 online），但我们不得不再次依赖编译器的猜测，即我们实际上乘以 64 位数字（即 int128 的较高部分为零）。如果存在一些内在函数，有没有办法在没有编译器猜测的情况下确定？

顺便说一句，uint64_t（32 位）和__int128（64 位）在 GCC/CLang 中生成正确的 mul 指令而不是 mulx。但我们再次必须依赖编译器正确猜测uint64_t 和__int128 的较高部分为零。

当然，我可以查看 GCC/Clang 已优化并正确猜测的汇编程序代码，但查看一次汇编程序并不能保证在所有情况下都会发生相同的情况。而且我不知道在 C++ 中静态断言编译器对汇编指令的猜测正确的方法。

Answer 1

你已经有了答案。使用uint64_t 和__uint128_t。不需要内在函数。这适用于所有 64 位目标的现代 GCC 和 Clang。见Is there a 128 bit integer in gcc?

#include <stdint.h>
typedef __uint128_t uint128_t;

// 32*32=64 multiplication
f(uint32_t a, uint32_t b) {
   uint64_t ab = (uint64_t)a * b;
}

//64*64=128 multiplication
f(uint64_t a, uint64_t b) {
    uint128_t ab = (uint128_t)a * b;
}

请注意，强制转换必须在操作数上，或至少在一个操作数上。转换结果是行不通的，因为它会用较短的类型进行乘法运算并扩展结果。

但是有没有办法确定这一点？不要依赖编译器的猜测

您得到与编译器内在函数完全相同的保证：结果的值是正确的。从来没有任何关于优化的保证。仅仅因为您使用了内在函数并不能保证编译器会发出“明显的”汇编指令。获得这种保证的唯一方法是使用内联汇编，对于像这样的简单操作，它可能会损害性能，因为它会限制编译器优化寄存器使用的方式。