在MSVC中自动生成FMA指令

Question

MSVC多年来一直支持AVX/AVX 2指令，根据这篇msdn博客文章，它可以自动生成融合-乘-加(FMA)指令。

然而，以下两种功能都不符合FMA指令：

float func1(float x, float y, float z)
{
    return x * y + z;
}

float func2(float x, float y, float z)
{
     return std::fma(x,y,z);
}

更糟糕的是，FMA不是作为一个FMA指令实现的，它的执行速度比普通的x * y + z慢得多(如果实现不依赖FMA指令，那么std::fma的性能会很差)。

我使用/arch:AVX2 /O2 /Qvec标志进行编译。也在/fp:fast上尝试过，但没有成功。

因此，问题是MSVC如何被迫自动发出FMA指令？

更新

有一个#pragma fp_contract (on|off)，它看起来什么也不做。

Answer 1

我解决了这个长期存在的问题。

事实证明，/fp:fast、/arch:AVX2和/O1 (或更高的/O1)标志不足以使Visual 2015模式在32位模式下发出FMA指令。您还需要打开带有标志https://msdn.microsoft.com/en-us/library/0zza0de8.aspx的/GL。

然后Visual 2015将生成一个FMA指令vfmadd213ss

float func1(float x, float y, float z)
{
    return x * y + z;
}

关于std::fma，我打开了一个Microsoft Connect的bug。他们确认了std::fma不编译到FMA指令的行为，因为编译器并不将其视为一个内在的。根据他们的反应，它将在一个未来的更新，以获得最佳的代码可能。

Answer 2

MSVC 2015确实为标量运算生成fma指令，但为向量操作生成fma指令(除非明确使用fma内禀)。

我编译了以下代码

//foo.cpp
float mul_add(float a, float b, float c) {
    return a*b + c;
}

//MSVC cannot handle vectors as function parameters so use const references
__m256 mul_addv(__m256 const &a, __m256 const &b, __m256 const &c) {
    return _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(a, b), c);
}

使用

cl /c /O2 /arch:AVX2 /fp:fast /FA foo.cpp

在MSVC2015中，它生成了以下程序集

;mul_add
vmovaps xmm3, xmm1
vfmadd213ss xmm3, xmm0, xmm2
vmovaps xmm0, xmm3

和

;mul_addv
vmovups ymm0, YMMWORD PTR [rcx]
vmulps  ymm1, ymm0, YMMWORD PTR [rdx]
vaddps  ymm0, ymm1, YMMWORD PTR [r8]