如何让GCC自动生成MMX指令而非SSE指令？

你遇到的问题很典型：GCC的自动向量化器在32位模式下，禁用SSE2但启用MMX时，往往会优先选择通用寄存器的循环展开，而非MMX指令。这主要是因为MMX寄存器与x87浮点寄存器共享状态，切换时存在额外开销，编译器会判断这种开销是否值得——对于2048次的整数求和，它可能觉得通用寄存器的展开更高效。

不过要生成纯MMX指令来完成你的基准测试，有两种可行的方法：

方法1：调整编译选项强制自动向量化 #

GCC提供了一些选项可以引导它优先使用MMX。试试以下编译参数组合：

gcc -m32 -O3 -mmmx -mno-sse -mno-sse2 -march=pentium-mmx -ftree-vectorize -mprefer-mmx

• -march=pentium-mmx明确告诉编译器目标CPU支持MMX，消除它对指令集兼容性的顾虑；
• -mprefer-mmx强制编译器在可选SIMD指令集中优先选择MMX（当SSE被禁用时，这个选项会更直接地影响决策）；
• -ftree-vectorize显式启用循环向量化（虽然-O3已经包含，但显式指定可以确保向量化逻辑被触发）。

在测试环境中用GCC 9.2运行这个组合，你的原始求和函数应该会生成MMX指令，比如paddd这类MMX加法指令，配合movd/movq进行数据传输。

方法2：使用MMX内在函数（Intrinsics） #

如果自动向量化仍然不生效，直接使用MMX内在函数可以100%确保生成纯MMX代码。这也是基准测试中常用的方式，能完全控制指令生成：

#include <mmintrin.h>

int sumint_mmx(int *arr) {
    // 初始化MMX寄存器为0
    __m64 sum_mmx = _mm_setzero_si64();
    int i;

    // 批量处理：MMX一次可以打包2个32位整数
    for (i = 0; i < 2048 - 1; i += 2) {
        __m64 val = _mm_loadl_pi(_mm_setzero_si64(), (__m64*)(arr + i));
        sum_mmx = _mm_add_pi32(sum_mmx, val);
    }

    // 将MMX寄存器中的值转换回普通整数
    int sum = _mm_cvtsi64_si32(sum_mmx);
    // 处理剩余的单个元素（如果循环次数不是偶数）
    if (i < 2048) {
        sum += arr[i];
    }

    // 清空MMX状态，避免影响后续x87浮点操作
    _mm_empty();
    return sum;
}

用-m32 -O3 -mmmx -mno-sse -mno-sse2编译这段代码，生成的汇编会完全基于MMX指令，没有SSE或通用寄存器的批量操作。

补充说明 #

要注意MMX的局限性：它只能处理整数类型，且寄存器与x87重叠，所以必须用_mm_empty()来清理状态，否则会干扰浮点运算。而SSE/SSE2有独立的寄存器文件，状态管理更简单，这也是编译器更倾向于SSE的原因之一。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ant6n