128位由64位本地除法

Question

我需要执行128位的64位师在锈。x86-64 ISA包含用于此目的的本机DIV指令。但是，我编译的测试代码不使用此指令。

测试代码：

pub fn div(hi: u64, lo: u64, divisor: u64) -> u64 {
   assert!(hi < divisor);

   let dividend = ((hi as u128) << 64) + lo as u128;
   (dividend / divisor as u128) as u64
}

编译器资源管理器输出：

example::div:
    push    rax
    cmp     rdi, rdx
    jae     .LBB0_1
    mov     rax, rdi
    mov     rdi, rsi
    mov     rsi, rax
    xor     ecx, ecx
    call    qword ptr [rip + __udivti3@GOTPCREL]
    pop     rcx
    ret
.LBB0_1:
    ...

相反，通过__udivti3执行128位除法的低效128位。这可能是因为如果商数不适合64位，则DIV指令会导致CPU异常。然而，就我的情况而言，这是不可能的: hi <除数，lo < 2^64 ->股利= hi * 2^64 + lo <= (除数- 1) * 2^64 + 2^64 -1=除数* 2^64 -1 ->股息/除数<= 2^64 -1/除数< 2^64

如何强制编译器使用本机指令？

Answer 1

您唯一的选择是使用内联程序集。可能有一个模糊的编译器标志组合，可以强迫llvm执行优化本身，但我不认为试图找到它是值得的。对于程序集，它将如下所示：

use std::arch::asm;
pub fn div(hi: u64, lo: u64, divisor: u64) -> u64 {

    assert!(hi < divisor);

    #[cfg(target_arch = "x86_64")]
    unsafe {
        let mut quot = lo;
        let mut _rem = hi;
        asm!(
            "div {divisor}",
            divisor = in(reg) divisor,
            inout("rax") quot,
            inout("rdx") _rem,
            options(pure, nomem, nostack)
        );
        quot
    }
    #[cfg(not(target_arch = "x86_64"))]
    {
        let dividend = ((hi as u128) << 64) + lo as u128;
        (dividend / divisor as u128) as u64
    }
}

哥德波特

在x86_64上，这只是将除法编译成一个小寄存器洗牌，然后是一个div，然后在其他系统上执行对__udivti3的调用。它也不应该妨碍优化器太多，因为它是纯的。

确实值得对您的应用程序进行基准测试，看看这是否真的有帮助。对于llvm来说，对整数除法的推理要比内联程序集容易得多，其他地方的优化也很容易导致这个版本比使用默认版本运行得慢。