GCC中__builtin_vectorelements的替代方案及C2y向量扩展应用

在GCC中，vec_countof可以直接作为__builtin_vectorelements的替代方案。

适配LLVM与GCC的SIMD向量类型定义（array.h） #

通过预处理器定义通用的向量/数组类型，同时兼容LLVM和GCC的SIMD扩展：

#ifndef ARRAY_H
#define ARRAY_H

#ifdef __clang__
#define arr(T, N) T __attribute__((ext_vector_type(N)))
#define vec(T, N) T __attribute__((ext_vector_type(N)))
#define vectorelements(V) __builtin_vectorelements(V)
#else
#define arr(T, N) T[N]
#define vec(T, N) T __attribute__((vector_size(sizeof(T)*N)))
#define vectorelements(V) vec_countof(V)
#endif

#endif // ARRAY_H

点积、叉积实现示例（dotcross.c） #

以下示例展示如何使用上述类型实现任意类型与长度的点积、叉积运算：

#include "array.h"
#include <stdio.h>

// 点积实现
#define dot_product(A, B) ({ \
    typeof(A) _a = (A); \
    typeof(B) _b = (B); \
    typeof(_a[0]) _sum = 0; \
    for (int i = 0; i < vectorelements(_a); i++) { \
        _sum += _a[i] * _b[i]; \
    } \
    _sum; \
})

// 3维叉积实现
#define cross_product_3d(A, B) ({ \
    typeof(A) _a = (A); \
    typeof(B) _b = (B); \
    typeof(_a) _res; \
    _res[0] = _a[1]*_b[2] - _a[2]*_b[1]; \
    _res[1] = _a[2]*_b[0] - _a[0]*_b[2]; \
    _res[2] = _a[0]*_b[1] - _a[1]*_b[0]; \
    _res; \
})

int main() {
    // 测试float类型4维点积
    vec(float, 4) v1 = {1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f};
    vec(float, 4) v2 = {5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f};
    float dot = dot_product(v1, v2);
    printf("4维float点积结果: %.2f\n", dot);

    // 测试int类型3维叉积
    vec(int, 3) v3 = {1, 2, 3};
    vec(int, 3) v4 = {4, 5, 6};
    vec(int, 3) cross = cross_product_3d(v3, v4);
    printf("3维int叉积结果: [%d, %d, %d]\n", cross[0], cross[1], cross[2]);

    return 0;
}

编译命令 #

• GCC编译：

gcc -O2 -march=native dotcross.c -o dotcross_gcc

• Clang编译：

clang -O2 -march=native dotcross.c -o dotcross_clang

运行输出 #

4维float点积结果: 70.00
3维int叉积结果: [-3, 6, -3]

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jon Daniel