gcc attribute (vector_size)

本文机翻自：https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Vector-Extensions.html ，如果下面有看了有不太清楚的地方，还请查看原文！

在一些目标上，指令集包含了SIMD向量指令，这些指令同时对一个大寄存器中的多个值进行操作。例如，在x86上，MMX、3DNow! 和SSE扩展可以用这种方式使用。

使用这些扩展的第一步是提供必要的数据类型。这应该使用一个适当的类型定义来完成。

typedef int v4si __attribute__ ((vector_size (16)));

int类型指定了基本类型，而attribute(属性)则指定了变量的向量大小，单位为字节。例如，上面的声明使编译器将v4si类型的模式设置为16字节宽，并划分为int大小的单元。对于一个32位的int来说，这意味着一个由4个单元组成的4字节的向量，相应的foo的模式是V4SI。

vector_size属性只适用于整型和浮点型标量，尽管数组、指针和函数返回值都允许与此结构结合使用。目前取值只允许为基本类型大小的2次方倍数。

所有基本的整数类型都可以作为基类型使用，包括有符号和无符号类型：char、short、int、long、long long。此外，float和double可以用来建立浮点向量类型。

指定一个对当前架构无效的组合会导致GCC使用narrower模式合成指令。例如，如果你指定一个V4SI类型的变量，而你的架构不允许这种特定的SIMD类型，GCC就会产生使用4个SI的代码。

以这种方式定义的类型可以用于正常C语言操作的一个子集。目前，GCC允许在这些类型上使用以下运算符：+, -, *, /, unary minus, ^, |, &, ~, %。

这些操作的行为类似于C++的valarrays（值数）。加法被定义为操作数中相应元素的相加。例如，在下面的代码中，a中的4个元素与b中相应的4个元素相加，所得的向量被存储在c中。

typedef int v4si __attribute__ ((vector_size (16)));

v4si a, b, c;

c = a + b;

减法、乘法、除法和逻辑运算的操作方式类似。同样，在一个向量类型上使用单数减或complement（补位）运算符的结果是一个向量，其元素是操作数中相应元素的负值或补值。

可以在整数型向量上使用移位运算符<<, >>。该操作的定义如下。{a0, a1, …, an}. >> {b0, b1, …, bn} == {a0 >> b0, a1 >> b1, …, an >> bn}。矢量操作数必须有相同数量的元素。

为了方便起见，允许使用一个操作数是标量的二进制向量操作。在这种情况下，编译器会将标量操作数转换成一个向量，其中每个元素都是操作中的标量。只有当标量可以被安全地转换为向量元素类型时，才会发生这种转换。参考一下下面的代码。

typedef int v4si __attribute__ ((vector_size (16)));

v4si a, b, c;
long l;

a = b + 1;    /* a = b + {1,1,1,1}; */
a = 2 * b;    /* a = {2,2,2,2} * b; */

a = l + a;    /* Error, cannot convert long to int. */

向量可以使用下标，就像向量是一个具有相同元素数量和基本类型的数组一样。超出边界的访问会在运行时调用未定义的行为。可以用-Warray-bounds启用对向量越界访问的警告。

向量比较支持标准的比较运算符。==, !=, <, <=, >, >=. 比较操作数可以是整数型或实数型的向量表达式。不支持整数型向量和实数型向量之间的比较。比较的结果是一个宽度和元素数与比较操作数相同的向量，其元素类型为带符号的整型。

向量是按元素比较的，当比较为假时产生0，否则产生-1（适当类型的常数，所有位都被设置）。请看下面的例子。

typedef int v4si __attribute__ ((vector_size (16)));

v4si a = {1,2,3,4};
v4si b = {3,2,1,4};
v4si c;

c = a >  b;     /* The result would be {0, 0,-1, 0}  */
c = a == b;     /* The result would be {0,-1, 0,-1}  */