如何用Intel intrinsics拆分__m128i 16位向量为奇偶位两个向量？

可以通过Intel Intrinsics实现该操作，以下是基于SSE指令集的具体实现方案：

一、拆分已有的__m128i向量（8×16bit） #

假设已有初始化完成的__m128i向量，包含8个16位元素，以下是兼容SSE2的实现（适配多数现代x86 CPU）：

#include <emmintrin.h> // 引入SSE2头文件

// 初始化8个16位元素的向量
__m128i a = _mm_setr_epi16(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);

__m128i zero = _mm_setzero_si128();

// 掩码：提取奇数位置的16位元素（1,3,5,7），高4个16位位置清零
__m128i mask_x = _mm_setr_epi8(0,1,4,5,8,9,12,13, -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1);
// 掩码：提取偶数位置的16位元素（2,4,6,8），高4个16位位置清零
__m128i mask_y = _mm_setr_epi8(2,3,6,7,10,11,14,15, -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1);

// 提取目标16位元素
__m128i x_16 = _mm_shuffle_epi8(a, mask_x);
__m128i y_16 = _mm_shuffle_epi8(a, mask_y);

// 将16位元素零扩展为32位，得到最终的4个32位元素向量
__m128i x = _mm_unpacklo_epi16(x_16, zero); // x = {1, 3, 5, 7}（32位元素）
__m128i y = _mm_unpacklo_epi16(y_16, zero); // y = {2, 4, 6, 8}（32位元素）

若CPU支持SSE4.1，可使用_mm_cvtepu16_epi32简化扩展步骤：

#include <smmintrin.h> // 引入SSE4.1头文件

__m128i x = _mm_cvtepu16_epi32(x_16);
__m128i y = _mm_cvtepu16_epi32(y_16);

二、直接从内存拆分16位数据流 #

如果原始16位数据存储在内存中，可直接加载并拆分，无需额外中间步骤：

#include <emmintrin.h>

uint16_t data[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
// 从内存加载128位数据到__m128i向量
__m128i a = _mm_load_si128((__m128i*)data);

// 后续拆分步骤与上述一致
__m128i zero = _mm_setzero_si128();
__m128i mask_x = _mm_setr_epi8(0,1,4,5,8,9,12,13, -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1);
__m128i mask_y = _mm_setr_epi8(2,3,6,7,10,11,14,15, -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1);

__m128i x_16 = _mm_shuffle_epi8(a, mask_x);
__m128i y_16 = _mm_shuffle_epi8(a, mask_y);

__m128i x = _mm_unpacklo_epi16(x_16, zero);
__m128i y = _mm_unpacklo_epi16(y_16, zero);

关键指令说明 #

• _mm_shuffle_epi8：按字节粒度重新排列输入向量元素，掩码中-1（0xFF）表示对应位置清零。
• _mm_unpacklo_epi16：将两个输入向量的低4个16位元素交替组合，与零向量配合实现16位到32位的零扩展。
• 若处理有符号16位数据，需符号扩展时，可将零向量替换为全1向量（_mm_set1_epi16(-1)），或使用SSE4.1的_mm_cvtepi16_epi32。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zvi Vered