能否用C++ Intrinsics将字节加载为32位SIMD整数元素？

1. 加载16个字节并转换为16个32位整数 #

如果目标平台支持AVX-512BW指令集，可以直接完成操作：先将16个字节加载到128位SIMD寄存器，再通过扩展指令把每个字节零扩展/符号扩展为32位整数，最终存入512位SIMD寄存器（对应16个32位元素）。

示例代码（无符号字节转无符号32位整数）：

#include <immintrin.h>

__m512i load_16bytes_to_u32(const uint8_t* ptr) {
    // 从内存加载16个字节到128位寄存器
    __m128i byte_data = _mm_loadu_si128((const __m128i*)ptr);
    // 将每个无符号字节零扩展为32位整数，得到16个元素的512位寄存器
    return _mm512_cvtepu8_epi32(byte_data);
}

如果是有符号字节，替换为_mm512_cvtepi8_epi32指令即可完成符号扩展。

2. 加载8个字节并转换为8个32位整数 #

若平台不支持AVX-512，可退而求其次用AVX2指令集实现：加载8个字节后，扩展为8个32位整数存入256位SIMD寄存器。

示例代码（无符号字节转无符号32位整数）：

#include <immintrin.h>

__m256i load_8bytes_to_u32(const uint8_t* ptr) {
    // 从内存加载低8字节到128位寄存器
    __m128i byte_data = _mm_loadl_epi64((const __m128i*)ptr);
    // 将每个无符号字节零扩展为32位整数，得到8个元素的256位寄存器
    return _mm256_cvtepu8_epi32(byte_data);
}

同样，有符号字节转换使用_mm256_cvtepi8_epi32指令。

注意事项 #

• 上述指令需要编译器开启对应指令集支持（比如GCC/Clang加-mavx512bw或-mavx2编译选项，MSVC加/arch:AVX512或/arch:AVX2）。
• 若平台连AVX2都不支持，只能用SSE指令加载4个字节扩展为4个32位整数，但这不符合“不可行16个则加载8个”的需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user997112