Question

GCC（4.6+）__builtin_clz的实施是什么？它是否与英特尔x86_64 (AVX)上的某些CPU指令相对应？

Answer 1

它应该转换为Bit Scan Reverse指令和减法。 BSR给出前导1的索引，然后你可以从单词大小中减去它，得到前导零的数量。

编辑：如果你的CPU支持LZCNT（前导零计数），那么这也许可以解决问题，但并非所有x86-64芯片都有该指令。

Answer 2

是的，没有。

CLZ（计数前导零）和BSR（位扫描反向）相关但不同。 CLZ等于（类型位宽小于1） - BSR。 CTZ（计数尾随零），也称为FFS（查找第一组）与BSF（位扫描前向）相同。

请注意，在零操作时，所有这些都是未定义的！

在回答你的问题时，大多数情况下在x86和x86_64上，__ builtin_clz会生成从31减去的BSR操作（或者你的类型宽度是什么），而__builting_ctz会生成BSF操作。

如果你想知道汇编程序GCC正在生成什么，最好的方法就是看。 -S标志将gcc输出为给定输入生成的汇编程序：

gcc -S -o test.S test.c

考虑：

unsigned int clz(unsigned int num) {
    return __builtin_clz(num);
}

unsigned int ctz(unsigned int num) {
    return __builtin_ctz(num);
}

在x86上为clz gcc（-O2）生成：

bsrl    %edi, %eax
xorl    $31, %eax
ret

和ctz：

bsfl    %edi, %eax
ret

注意，如果你真的想要bsr而不是clz，你需要做31-clz（对于32位整数。）这解释了XOR 31，因为x XOR 31 == 31 - x（这个身份只是对于2 ^ y的数字为真 - 1）所以：

num = __builtin_clz(num) ^ 31;

产量

bsrl    %edi, %eax
ret