Rust 编译器没有优化 lzcnt？ （和类似的功能）
Rust compiler not optimising lzcnt? (and similar functions)
完成了什么：
这是在 Compiler Explorer 上进行实验的结果，以确定编译器 (rustc) 在涉及 log2()/leading_zeros() 和类似函数时的行为。我发现这个结果似乎既奇怪又令人担忧：
代码：
pub fn lzcnt0(val: u64) -> u64 {
val.leading_zeros() as u64
}
pub unsafe fn lzcnt1(val: u64) -> u64 {
core::arch::x86_64::_lzcnt_u64(val)
}
pub unsafe fn lzcnt2(val: u64) -> u64 {
asm_lzcnt(val)
}
#[inline]
pub unsafe fn asm_lzcnt(val: u64) -> u64 {
let lzcnt: u64;
core::arch::asm!("lzcnt {}, {}", in(reg) val, lateout(reg) lzcnt, options(nomem, nostack));
lzcnt
}
输出：
example::lzcnt0:
test rdi, rdi
je .LBB0_2
bsr rax, rdi
xor rax, 63
ret
.LBB0_2:
mov eax, 64
ret
example::lzcnt1:
jmp core::core_arch::x86_64::abm::_lzcnt_u64
core::core_arch::x86_64::abm::_lzcnt_u64:
lzcnt rax, rdi
ret
example::lzcnt2:
lzcnt rdi, rax
ret
编译器选项是为了最好地模拟 cargo 的 'release' 配置（使用 opt-level=3 作为一个很好的衡量标准），否则尽我最大的努力让编译器优化功能。具体目标应该无关紧要，只要它针对 x86-64，我已经尝试过 x86_64-{pc-windows-{msvc,gnu},unknown-linux-gnu}.
预期结果：
所有这些输出都应与 lzcnt2 相同。 Instruction Performance Tables lzcnt 显然是一个全面的快速指令，应该使用，在如此低级的功能中有一个不必要的分支是令人沮丧的。更奇怪的是，函数 _lzcnt_u64() 在幕后调用 leading_zeros() - 编译器很乐意将其魔术化（也没有检查或断言），但似乎不会为底层函数执行此操作。更何况，即使在那种情况下，编译器也不会内联 lzcnt 指令？ （实现也标记了函数 a #[inline]）当然，a jmp 没有那么糟糕，但完全没有必要，应该避免。
它可能是什么：
- 编译器错误？
- 有目的的选择我不懂？
- 我不明白如何正确使用 Compiler Explorer？
- 其他?
我在 log2 和（我想）其他依赖 ctlz rust 编译器实现的函数中看到了类似的结果。
如果您充分了解编译器，将不胜感激。出于某种原因，我不喜欢编写大量实用函数，但如果没有更好的选择，我会这样做。
P.S。如果您的回答是在大多数情况下性能提升可以忽略不计，and/or 由于代码质量或类似推理，我不应该关心：我理解这种情绪，但这不是这个问题的重点.我正在为个人项目中的裸机热代码编写代码。
旧的 x86-64 CPUs 不支持 lzcnt，所以 rustc/llvm 默认不会发出它。 （他们会以 bsr 的形式执行它，但行为并不相同。）
使用-C target-feature=+lzcnt启用它。 Try.
更一般地说，您可能希望使用 -C target-cpu=XXX 来启用特定 CPU 模型的所有功能。使用 rustc --print target-cpus 作为列表。
特别是，-C target-cpu=native 将为 rustc 本身 运行 正在运行的 CPU 生成代码，例如如果您将 运行 代码放在您正在编译它的同一台机器上。
完成了什么：
这是在 Compiler Explorer 上进行实验的结果，以确定编译器 (rustc) 在涉及 log2()/leading_zeros() 和类似函数时的行为。我发现这个结果似乎既奇怪又令人担忧：
代码：
pub fn lzcnt0(val: u64) -> u64 {
val.leading_zeros() as u64
}
pub unsafe fn lzcnt1(val: u64) -> u64 {
core::arch::x86_64::_lzcnt_u64(val)
}
pub unsafe fn lzcnt2(val: u64) -> u64 {
asm_lzcnt(val)
}
#[inline]
pub unsafe fn asm_lzcnt(val: u64) -> u64 {
let lzcnt: u64;
core::arch::asm!("lzcnt {}, {}", in(reg) val, lateout(reg) lzcnt, options(nomem, nostack));
lzcnt
}
输出：
example::lzcnt0:
test rdi, rdi
je .LBB0_2
bsr rax, rdi
xor rax, 63
ret
.LBB0_2:
mov eax, 64
ret
example::lzcnt1:
jmp core::core_arch::x86_64::abm::_lzcnt_u64
core::core_arch::x86_64::abm::_lzcnt_u64:
lzcnt rax, rdi
ret
example::lzcnt2:
lzcnt rdi, rax
ret
编译器选项是为了最好地模拟 cargo 的 'release' 配置（使用 opt-level=3 作为一个很好的衡量标准），否则尽我最大的努力让编译器优化功能。具体目标应该无关紧要，只要它针对 x86-64，我已经尝试过 x86_64-{pc-windows-{msvc,gnu},unknown-linux-gnu}.
预期结果：
所有这些输出都应与 lzcnt2 相同。 Instruction Performance Tables lzcnt 显然是一个全面的快速指令，应该使用，在如此低级的功能中有一个不必要的分支是令人沮丧的。更奇怪的是，函数 _lzcnt_u64() 在幕后调用 leading_zeros() - 编译器很乐意将其魔术化（也没有检查或断言），但似乎不会为底层函数执行此操作。更何况，即使在那种情况下，编译器也不会内联 lzcnt 指令？ （实现也标记了函数 a #[inline]）当然，a jmp 没有那么糟糕，但完全没有必要，应该避免。
它可能是什么：
- 编译器错误？
- 有目的的选择我不懂？
- 我不明白如何正确使用 Compiler Explorer？
- 其他?
我在 log2 和（我想）其他依赖 ctlz rust 编译器实现的函数中看到了类似的结果。
如果您充分了解编译器，将不胜感激。出于某种原因，我不喜欢编写大量实用函数，但如果没有更好的选择，我会这样做。
P.S。如果您的回答是在大多数情况下性能提升可以忽略不计，and/or 由于代码质量或类似推理，我不应该关心：我理解这种情绪，但这不是这个问题的重点.我正在为个人项目中的裸机热代码编写代码。
旧的 x86-64 CPUs 不支持 lzcnt，所以 rustc/llvm 默认不会发出它。 （他们会以 bsr 的形式执行它，但行为并不相同。）
使用-C target-feature=+lzcnt启用它。 Try.
更一般地说，您可能希望使用 -C target-cpu=XXX 来启用特定 CPU 模型的所有功能。使用 rustc --print target-cpus 作为列表。
特别是，-C target-cpu=native 将为 rustc 本身 运行 正在运行的 CPU 生成代码，例如如果您将 运行 代码放在您正在编译它的同一台机器上。