分支掩蔽在CryENGINE 3中是如何工作的？

Question

CryENGINE SDK标题的这一部分引起了我的注意：

brchmask.h

#ifndef __BRANCHLESS_MASK__
#define __BRANCHLESS_MASK__

///////////////////////////////////////////
// helper functions for branch elimination
//
// msb/lsb - most/less significant byte
//
// mask - 0xFFFFFFFF
// nz   - not zero
// zr   - is zero

ILINE const uint32 nz2msb(const uint32 x)
{
    return -(int32)x | x;
}

ILINE const uint32 msb2mask(const uint32 x)
{
    return (int32)(x) >> 31;
}

ILINE const uint32 nz2one(const uint32 x)
{
    return nz2msb(x) >> 31; // int((bool)x);
}

ILINE const uint32 nz2mask(const uint32 x)
{
    return (int32)msb2mask(nz2msb(x)); // -(int32)(bool)x;
}


ILINE const uint32 iselmask(const uint32 mask, uint32 x, const uint32 y)// select integer with mask (0xFFFFFFFF or 0x0 only!!!)
{
    return (x & mask) | (y & ~mask);
}


ILINE const uint32 mask_nz_nz(const uint32 x, const uint32 y)// mask if( x != 0 && y != 0)
{
    return msb2mask(nz2msb(x) & nz2msb(y));
}

ILINE const uint32 mask_nz_zr(const uint32 x, const uint32 y)// mask if( x != 0 && y == 0)
{
    return msb2mask(nz2msb(x) & ~nz2msb(y));
}


ILINE const uint32 mask_zr_zr(const uint32 x, const uint32 y)// mask if( x == 0 && y == 0)
{
    return ~nz2mask(x | y);
}

#endif//__BRANCHLESS_MASK__

有人能简短地解释一下这些函数究竟是如何被用来减少分支的吗？我想ILINE是预定义的力，内嵌或类似的东西。我搜索了谷歌，但我只找到了上传到不同网站的CryENGINE头的副本，但没有讨论过这个特定的页面。

Answer 1

这些函数返回可以在其他计算中得到结果的位掩码，以便在不附加条件的情况下执行操作，从而无需引入分支。

例如：

• 如果参数为nz2mask，则返回0，否则返回0xffffffff。
• 如果参数的顶部位是msb2mask，则返回0，如果是1，则返回0xffffffff。

因此，如果您有类似的代码(参考x86指令)：

if(a != 0) x += y;
    //  test        ebx,ebx  
    //  je          skip  
    //  add         dword ptr [x],eax  
    // skip:

您可以将其替换为：

x += y & (nz2mask(a));
    //  mov     ecx,ebx  
    //  neg     ecx  
    //  or      ecx,ebx  
    //  sar     ecx,1Fh  
    //  and     ecx,eax  
    //  add     ecx,dword ptr [x]  

它产生更多的指令(至少在x86上)，但它避免分支。

然后还有一些额外的函数，比如iselmask()，它允许根据所提供的掩码选择输入，所以您可以替换：

x = (a != 0) ? r1 : r2;

使用

x = iselmask(nz2mask(a), r1, r2);

同样，这些函数应该内联并编译到相对高效的汇编程序中，用一些额外的数学来换取不分支。