c++ SIMD 样例

示例代码含义：记目标字符串中有多少个目标字符。
linux代码(例子)如下：

#include <iostream>
#include <x86intrin.h>
#include <fstream>
#include <chrono>using namespace std;struct StringView {const char* p;const size_t len;
};StringView FileSize(const char* fileName) {ifstream ifstr(fileName);const auto b = ifstr.tellg();ifstr.seekg(0, ios::end);const auto e = ifstr.tellg();const size_t fileSize = e - b;ifstr.seekg(0, ios::beg);char *p = new char[fileSize];ifstr.read(p, fileSize);return {p, fileSize};
}// Normal function
size_t count_c_normal(const StringView& str, const uint8_t c) {uint32_t num = 0;for (uint32_t i = 0; i < str.len; ++i) {if (c == *(str.p + i)) {++num;}}return num;
}// SIMD function
size_t count_c_simd(const StringView& str, const uint8_t c) {__m128i ch = _mm_set1_epi8(c); // char ch[16] = { c, c, ..., c }size_t cnt = 0;uint32_t i = 0;for (; i < str.len; i+=16) {// char t[16] = { (str+i)[0], (str+i)[1], ... }__m128i t = _mm_loadu_si128((__m128i *)(str.p + i));__m128i res = _mm_cmpeq_epi8(t, ch);// res[16] = { 0xFF, 0x00, 0xFF ... }unsigned mask = _mm_movemask_epi8(res);// bits[16] = 0...1101cnt += __builtin_popcount(mask);}// free cnt .for (; i < str.len; ++i) {if (c == *(str.p + i)){++cnt;}}return cnt;
}int main() {const auto ret = FileSize("./test_file");size_t cnt1 = 0, cnt2 = 0;const auto t1 = std::chrono::steady_clock::now();cnt1 = count_c_normal(ret, uint8_t('1'));const auto t2 = std::chrono::steady_clock::now();cnt2 = count_c_simd(ret, uint8_t('1'));const auto t3 = std::chrono::steady_clock::now();std::cout << "cnt1:" << cnt1 << ",cnt2:" << cnt2 << std::endl;const auto d1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(t2-t1).count();const auto d2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(t3-t2).count();std::cout << "time1:" << d1 << ",time2:" << d2 << std::endl;return 0;
}

生成随机数代码如下：

#include <iostream>
#include <random>
#include <fstream>
using namespace std;void RandCharFile(const uint32_t file_len) {default_random_engine e;ofstream ofstr("./test_file");for (uint32_t i = 0; i < file_len; ++i) {ofstr << e() % 128;}ofstr.close();
}int main() {RandCharFile(1024 * 1024 * 1024);return 0;
}

编译命令：

g++ -std=c++11 main.cc -o main -O2

结果如下：

cnt1:511699574,cnt2:511699574
time1:1957,time2:900

总结：在O2优化下耗时相差2倍多，没有O2优化耗时6倍+。

备注：avx比simd还要强大：对avx2也做了类似测试，测试过程和结果：https://blog.csdn.net/weixin_41644391/article/details/113571486

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