gcc的__builtin_popcountll作用是什么？为何实际使用效率偏低？

__builtin_popcountll 的实际作用 #

__builtin_popcountll 是GCC专门提供的内置工具函数，作用是统计一个64位无符号整数中二进制值为1的位的总数量，设计目标就是尽可能调用目标CPU架构的原生硬件指令实现该功能，以达到最优计算性能。

你遇到性能低下的具体原因 #

• 核心问题出在编译参数配置上：你使用的GCC 4.8.5版本默认生成兼容全系列x86_64架构的通用代码，而统计位数量的popcnt硬件指令属于SSE4.2指令集扩展，默认编译参数不会启用该指令集支持。此时GCC会自动降级，调用软件实现的__popcountdi2库函数完成计数，该函数确实采用循环/查表实现，性能远低于原生硬件指令，就是你观测到的CPU占用高的来源。
• 解决方法非常简单：在编译参数中添加-msse4.2或者-march=native即可。-march=native会自动识别你当前使用的AMD EPYC 7401P处理器支持的所有指令集，直接生成popcnt硬件指令调用，不再调用软件实现的__popcountdi2，性能会有数量级提升。
• 补充说明：如果有条件升级GCC版本到7.x及以上，对新架构的指令集适配、默认优化策略都会更完善，也能避免很多老旧版本的已知问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者U. Windl