C语言中能否一次性获取unsigned无符号数的商和余数

结论 #

不需要使用内联汇编实现，常规写法即可获得和单次运算一致的性能。

通用标准C实现 #

直接通过除法运算符/和取余运算符%分别计算商和余数即可，当前主流编译器（GCC、Clang、MSVC等）在开启O1及以上优化等级时，都会自动将同组无符号除法、取余操作合并为单次除法指令，不会执行两次除法运算。
示例代码如下：

#include <stdint.h>

// 32位无符号除法结果结构体
typedef struct {
    uint32_t quot; // 商
    uint32_t rem;  // 余数
} udiv32_res_t;

udiv32_res_t udiv32(uint32_t dividend, uint32_t divisor) {
    udiv32_res_t res;
    // 两行代码会被编译器优化为单次除法运算
    res.quot = dividend / divisor;
    res.rem = dividend % divisor;
    return res;
}

如果需要适配64位无符号数，只需要将结构体中的类型替换为uint64_t即可。

编译器内置函数方案 #

如果希望明确指定单次除法逻辑，不依赖编译器优化行为，可以使用对应编译器的内置函数：

• GCC/Clang 可使用内置函数__builtin_udivmodsi4（32位）、__builtin_udivmoddi4（64位），示例：

  // 32位无符号除法
  uint32_t quot, rem;
  quot = __builtin_udivmodsi4(dividend, divisor, &rem);
  

• MSVC 可使用内置函数_udiv32、_udiv64，直接返回商，余数通过指针参数输出。

注意事项 #

• 和标准div系列函数一致，你需要自行保证除数不为0，否则会触发未定义行为。
• 手写内联汇编会导致代码和CPU架构绑定，无法跨平台编译，且通常不会比编译器优化后的生成代码性能更高，因此不推荐使用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者CPlus