如何将std::simd作为SIMD固有函数的输入？兼容GCC与Clang

std::datapar::simd和std::experimental::simd当前提供的功能确实有限，像元素混洗、复杂加载（比如gather操作）这类需求没法直接通过标准接口实现。针对你给出的示例，想要用_mm256_i32gather_epi64这类固有函数操作simd对象，在GCC和Clang里可以通过类型重转换实现——这两个编译器的experimental simd类型和底层SIMD寄存器类型（如__m256i）内存布局完全兼容。

可行的实现方案 #

核心思路是把std::experimental::fixed_size_simd对象通过reinterpret_cast转换成对应的固有SIMD类型，调用固有函数后再转换回来。以下是修改后的可编译代码：

#include <array>
#include <experimental/simd>
#include <immintrin.h>

int main() {
    std::array<unsigned long long int, 16> a = {
        0, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700,
        800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500
    };
    std::array<int, 4> vindex_data = {3, 7, 11, 15};
    unsigned long long int* base_addr = a.data();
    std::experimental::fixed_size_simd<int, 4> vindex(
        vindex_data.data(), 
        std::experimental::element_aligned
    );
    int scale = sizeof(unsigned long long int);
    std::experimental::fixed_size_simd<unsigned long long int, 4> v;

    // 转换为固有类型并调用gather函数
    auto vindex_raw = reinterpret_cast<__m128i>(vindex);
    __m256i gather_result = _mm256_i32gather_epi64(base_addr, vindex_raw, scale);
    // 将结果转换回simd类型
    v = reinterpret_cast<std::experimental::fixed_size_simd<unsigned long long int, 4>&>(gather_result);

    return 0;
}

关键注意事项 #

• 类型匹配：必须确保simd的大小和固有SIMD类型的位宽一致。比如fixed_size_simd<int,4>是128位（4×32位），对应__m128i；fixed_size_simd<unsigned long long,4>是256位（4×64位），对应__m256i。
• 编译选项：需要开启对应的SIMD指令集支持，比如编译AVX2代码要加-mavx2参数。
• 非标准依赖：这个方法依赖GCC和Clang对std::experimental::simd的具体实现，移植到其他编译器（如MSVC）可能需要调整。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Vincent