Question

许多CPU具有单个汇编操作码，用于返回32位整数乘法的高顺序位。通常将两个32位整数相乘会产生64位结果，但如果将其存储为32位整数，则会将其截断为低32位。

例如，在PowerPC上，mulhw操作码在一个时钟内返回32位32位乘法的64位结果的高32位。这正是我正在寻找的，但更便携。在NVidia CUDA中有一个类似的操作码，umulhi（）。

在C / C ++中，有没有一种有效的方法来返回32x32乘法的高阶位？目前我通过转换为64位来计算它，例如：

unsigned int umulhi32(unsigned int x, unsigned int y)
{
  unsigned long long xx=x;
  xx*=y;
  return (unsigned int)(xx>>32);
}

但这比常规的32乘32乘以慢11倍，因为即使是乘法，我也使用过度的64位数学运算。

有更快的方法来计算高阶位吗？

这显然是不最好用BigInteger库解决（这是一种过度杀伤并且会产生巨大的开销）。

SSE似乎有PMULHUW，16x16 - >最高16位版本，但不是32x32 - ＆gt;像我正在寻找的前32版。

Answer 1

gcc 4.3.2，使用-O1优化或更高版本，将您的功能完全翻译为IA32程序集，如下所示：

umulhi32:
        pushl   %ebp
        movl    %esp, %ebp
        movl    12(%ebp), %eax
        mull    8(%ebp)
        movl    %edx, %eax
        popl    %ebp
        ret

只执行一个32位mull并将结果的高32位（来自%edx）放入返回值。

这就是你想要的，对吗？听起来你只需要在编译器上打开优化;）你可以通过消除中间变量来推动编译器正确的方向：

unsigned int umulhi32(unsigned int x, unsigned int y)
{
  return (unsigned int)(((unsigned long long)x * y)>>32);
}

Answer 2

我认为在标准C / C ++中没有比现有方法更好的方法。我要做的是写一个简单的程序集包装器，它返回你想要的结果。

不是说你问的是Windows，但是作为一个例子，即使Windows有一个听起来像你想要的API（32位乘32位乘以获得完整的64位结果），它实现了乘法作为一个宏，可以做你正在做的事情：

#define UInt32x32To64( a, b ) (ULONGLONG)((ULONGLONG)(DWORD)(a) * (DWORD)(b))

Answer 3

在32位intel上，乘法会影响两个输出寄存器。也就是说，无论您是否想要，64位都是完全可用的。它只是编译器是否足够智能以利用它的功能。

现代编译器做了很多令人惊奇的事情，所以我的建议是更多地尝试优化标记，至少在英特尔上。您可能认为优化器可能知道处理器从32乘32位产生64位值。

也就是说，在某些时候，我试图让编译器在分割结果上使用模数和除数，但1998年的旧Microsoft编译器不够聪明，无法实现相同的指令产生两种结果。 / p>

高效计算32位整数乘法的高阶位

3 个答案: