比较两个 __m128i 值以获得总订单

Question

我需要一种方法来比较 C++ 中 __m128i 类型的值，以获得 __m128i 类型的任何值之间的总顺序。订单类型无关紧要，只要它在__m128i 类型的所有值之间建立总订单即可。因此，只要提供总顺序，比较可能会小于 128 位整数或完全其他的东西。

我尝试使用< 运算符，但它没有返回bool，而是似乎比较了__m128i 的向量分量（即SIMD）：

#include <emmintrin.h>

inline bool isLessThan(__m128i a, __m128i b) noexcept {
     // error: cannot convert '__vector(2) long int' to 'bool' in return
     return a < b;
}

另一种可能性是使用memcmp/strcmp 或类似的，但这很可能不是最佳的。针对至少具有 SSE4.2 和 AVX2 的现代 Intel x86-64 CPU，是否有任何内在函数/指令可以用于此类比较？怎么做？

PS：类似的问题已经被问到检查相等但不是为了排序：

• How to compare __m128 types?
• Testing equality between two __m128i variables

Answer 1

给你。

inline bool isLessThan( __m128i a, __m128i b )
{
    /* Compare 8-bit lanes for ( a < b ), store the bits in the low 16 bits of the
       scalar value: */
    const int less = _mm_movemask_epi8( _mm_cmplt_epi8( a, b ) );

    /* Compare 8-bit lanes for ( a > b ), store the bits in the low 16 bits of the
       scalar value: */
    const int greater = _mm_movemask_epi8( _mm_cmpgt_epi8( a, b ) );

    /* It's counter-intuitive, but this scalar comparison does the right thing.
       Essentially, integer comparison searches for the most significant bit that
       differs... */
    return less > greater;
}

顺序不太理想，因为pcmpgtb 将这些字节视为有符号整数，但您说这对您的用例并不重要。

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更新：这是一个稍慢的版本，带有uint128_t 排序顺序。

// True if a < b, for unsigned 128 bit integers
inline bool cmplt_u128( __m128i a, __m128i b )
{
    // Flip the sign bits in both arguments.
    // Transforms 0 into -128 = minimum for signed bytes,
    // 0xFF into +127 = maximum for signed bytes
    const __m128i signBits = _mm_set1_epi8( (char)0x80 );
    a = _mm_xor_si128( a, signBits );
    b = _mm_xor_si128( b, signBits );

    // Now the signed byte comparisons will give the correct order
    const int less = _mm_movemask_epi8( _mm_cmplt_epi8( a, b ) );
    const int greater = _mm_movemask_epi8( _mm_cmpgt_epi8( a, b ) );
    return less > greater;
}

我们通过将无符号输入范围移位为有符号（通过翻转高位 = 减 128）来构建无符号比较。