C++ 中的 Clang 向量扩展和相等运算符

Question

我使用 Clang SIMD 向量扩展编写了一个向量类型。它运行良好，除非我需要检查两个向量是否相等。 == 运算符似乎没有为 Clang 的向量类型正确定义。奇怪的是，尝试将两个向量与 == 进行比较似乎评估为与被比较的两个向量类型相同的第三个向量，而不是 bool。我觉得这很奇怪，因为应用 + 或 - 等其他操作可以毫无问题地编译，并输出预期的结果。这是我的代码，使用 Clang 3.5 (Xcode) 编译：

// in vect.h 
template <typename NumericType>
using vec2 = NumericType __attribute__((ext_vector_type(2))) ;

//in main.cpp
#include "vect.h"

int main(int argc, const char ** argv) {

    vec2<int> v0 {0, 1} ;
    vec2<int> v1 {0, 1} ;

    vec2<int> sumVs = v0 + v1 ; //OK: evaluates to {0, 2} when run

    bool equal = (v0 == v1) ; /* Compiler error with message: "Cannot initialize
        a variable of type 'bool' with an rvalue of type 'int __attribute__((ext_vector_type(2)))'" */

    return 0;
}

是否有任何方法可以启用 operator == 与 Clang 的向量类型一起使用，或任何其他解决此问题的方法？因为它们被认为是原始类型而不是 class 类型，所以我不能自己重载比较运算符，并且编写全局 equals() 函数似乎笨拙且不优雅。

更新：或者如果没有人有我正在寻找的解决方案，也许有人可以解释 == 运算符在比较两个 SIMD 向量时的默认行为？

更新 #2：Hurkyl 建议 == 对两个向量进行向量化比较。我更新了代码以测试这种可能性：

template <typename NumericType>
using vec3 = NumericType __attribute__((ext_vector_type(3))) ;

int main(int argc, const char ** argv) {

    vec3<int> v0 {1, 2, 3} ;
    vec3<int> v1 {3, 2, 1} ;

    auto compareVs = (v0 == v1) ;

    return 0;
}

LLDB 将 compareVs 的值报告为 {0, -1, 0}，如果是这样的话，这似乎几乎是正确的，但是 true 会是 -1 似乎很奇怪，并且false 为 0。

更新#3：好的，多亏了我得到的反馈，我现在对如何将关系运算符和比较运算符应用于向量有了更好的理解。但我的基本问题仍然存在。对于任何两个 SIMD 类型的向量 v1 和 v2，我需要一种简单而优雅的方法来检查它们是否等效。换句话说，我需要能够检查 v1 和 v2、v1[i] == v2[i] 中的每个索引 i，表示为单个布尔值（即不是作为bool的vector/array）。如果唯一的答案真的是像这样的函数：

template <typename NumericType>
bool equals(vec2<NumericType> v1, vec2<NumericType> v2) ...

...那我就接受了。但我希望有人能提出一些不那么笨拙的建议。

Answer 1

使用 false 的按位补码作为真值并不少见（例如，参见 BASIC）。

如果你想用它来实现无分支三元运算符，它在向量运算中特别有用：

r = (a == c)? b: d

变成

selector = (a == c)
r = (b & selector) | (d & ~selector)

Answer 2

如果不使用特定于编译器的语言扩展，而是使用内部函数（例如 xmmintrin.h 中提供的），那么您可以使用 _mm_movemask_ps(__m128) 及其亲属。例如

__m128 a,b;
/* some code to fill a,b with integer elements */
bool a_equals_b = 15 == _mm_movemask_ps(_mm_cmpeq_epi32(a,b));

这段代码的工作原理如下。首先，_mm_cmpeq_ps(a,b) 生成另一个 __m128，四个元素中的每一个都是全位 0 或全位 1——我假设 operator== 编译器生成的向量扩展调用正是这个内在） .接下来，int _mm_movemask_ps(__m128) returns 一个整数，第 k 位设置为其第 k 个元素的符号位争论。因此，如果对所有元素 a==b，则 _mm_movemask_ps(_mm_cmpeq_epi32(a,b)) returns 1|2|4|8=15.

我不知道编译器支持的语言扩展，但如果你可以获得底层 __m128（对于 128 位宽向量），那么你可以使用这种方法（可能只调用 _mm_movemask_ps()).

C++ 中的 Clang 向量扩展和相等运算符

Clang vector extensions and the equality operator in C++

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