Visual C 中的 128 位除法内在函数

Question

我想知道Visual C++中是否真的没有128位除法内部函数？

有一个名为 _umul128() 的 64x64=128 位乘法内部函数，它与 MUL x64 汇编指令非常匹配。

当然，我假设也会有一个 128/64=64 位除法内在函数（对 DIV 指令进行建模），但令我惊讶的是 Visual C++ 和 Intel C++ 似乎都没有它，至少它是未在 intrin.h 中列出。

有人可以证实吗？我尝试在编译器可执行文件中查找函数名称，但一开始就找不到 _umul128 ，所以我想我找错了地方。

更新：至少我现在在 Visual C++ 2010 的 c1.dll 中找到了模式 umul128 （没有前导下划线）。所有其他内在函数都在它周围列出，但不幸的是没有“udiv128”或就像:(所以看来他们真的“忘记”实现它了。

澄清一下：我不仅在寻找 128 位数据类型，而且在寻找一种划分 128 位的方法C++ 中的 64 位 int 的标量 int。内在函数 或 本机 128 位整数支持可以解决我的问题

。答案是否定的，直到 2017 年，Visual Studio 2010 中都没有 _udiv128 内在函数，但它在 Visual Studio 2019 RTM 中可用

Answer 1

如果您不介意小技巧，这可能会有所帮助（仅限 64 位模式，未经测试）：

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

unsigned char udiv128Data[] =
{
  0x48, 0x89, 0xD0, // mov rax,rdx
  0x48, 0x89, 0xCA, // mov rdx,rcx
  0x49, 0xF7, 0xF0, // div r8
  0x49, 0x89, 0x11, // mov [r9],rdx
  0xC3              // ret
};

unsigned char sdiv128Data[] =
{
  0x48, 0x89, 0xD0, // mov rax,rdx
  0x48, 0x89, 0xCA, // mov rdx,rcx
  0x49, 0xF7, 0xF8, // idiv r8
  0x49, 0x89, 0x11, // mov [r9],rdx
  0xC3              // ret
};

unsigned __int64 (__fastcall *udiv128)(unsigned __int64 numhi,
                                       unsigned __int64 numlo,
                                       unsigned __int64 den,
                                       unsigned __int64* rem) =
  (unsigned __int64 (__fastcall *)(unsigned __int64,
                                   unsigned __int64,
                                   unsigned __int64,
                                   unsigned __int64*))udiv128Data;

__int64 (__fastcall *sdiv128)(__int64 numhi,
                              __int64 numlo,
                              __int64 den,
                              __int64* rem) =
  (__int64 (__fastcall *)(__int64,
                          __int64,
                          __int64,
                          __int64*))sdiv128Data;

int main(void)
{
  DWORD dummy;
  unsigned __int64 ur;
  __int64 sr;
  VirtualProtect(udiv128Data, sizeof(udiv128Data), PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dummy);
  VirtualProtect(sdiv128Data, sizeof(sdiv128Data), PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dummy);
  printf("0x00000123456789ABCDEF000000000000 / 0x0001000000000000 = 0x%llX\n",
         udiv128(0x00000123456789AB, 0xCDEF000000000000, 0x0001000000000000, &ur));
  printf("-6 / -2 = %lld\n",
         sdiv128(-1, -6, -2, &sr));
  return 0;
}

Answer 2

一个小改进——少一条指令

extern "C" digit64 udiv128(digit64 low, digit64 hi, digit64 divisor, digit64 *remainder);

; Arguments
; RCX       Low Digit
; RDX       High Digit
; R8        Divisor
; R9        *Remainder

; RAX       Quotient upon return

.code
udiv128 proc
    mov rax, rcx    ; Put the low digit in place (hi is already there)
    div r8      ; 128 bit divide rdx-rax/r8 = rdx remainder, rax quotient
    mov [r9], rdx   ; Save the reminder
    ret     ; Return the quotient
udiv128 endp
end

Answer 3

现在可以使用了。您可以使用_div128 和 _udiv128

_div128 内在函数将 128 位整数除以 64 位整数。返回值保存商，内部函数通过指针参数返回余数。 _div128 是 Microsoft 特定的。

去年据说可以从“Dev16”获得，但我没有确定是哪个版本。我猜它是 VS 16.0 AKA VS2019，但 MSDN 上的文档显示它更进一步到 VS2015

Answer 4

我不是专家，但我发现了这一点：

http://research。 swtch.com/2008/01/division-via-multiplication.html

有趣的东西。希望有帮助。

编辑：这也很有洞察力： http://www.gamedev.net/topic /508197-x64-div-内在/

Answer 5

感谢@alexey-frunze，它对 VS2017 进行了一些调整，并使用与 VS2019 相同的参数进行了检查：

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <immintrin.h>
#define no_init_all
#include <windows.h>

unsigned char udiv128Data[] =
{
    0x48, 0x89, 0xD0, // mov rax,rdx
    0x48, 0x89, 0xCA, // mov rdx,rcx
    0x49, 0xF7, 0xF0, // div r8
    0x49, 0x89, 0x11, // mov [r9],rdx
    0xC3              // ret
};

unsigned char sdiv128Data[] =
{
    0x48, 0x89, 0xD0, // mov rax,rdx
    0x48, 0x89, 0xCA, // mov rdx,rcx
    0x49, 0xF7, 0xF8, // idiv r8
    0x49, 0x89, 0x11, // mov [r9],rdx
    0xC3              // ret
};

unsigned __int64(__fastcall* udiv128)(
    unsigned __int64 numhi,
    unsigned __int64 numlo,
    unsigned __int64 den,
    unsigned __int64* rem) =
    (unsigned __int64(__fastcall*)(
        unsigned __int64,
        unsigned __int64,
        unsigned __int64,
        unsigned __int64*))
        ((unsigned __int64*)udiv128Data);

__int64(__fastcall *sdiv128)(
    __int64 numhi,
    __int64 numlo,
    __int64 den,
    __int64* rem) =
    (__int64(__fastcall *)(
        __int64,
        __int64,
        __int64,
        __int64*))
        ((__int64*)sdiv128Data);

void test1()
{
    unsigned __int64 a = 0x3c95ba9e6a637e7;
    unsigned __int64 b = 0x37e739d13a6d036;
    unsigned __int64 c = 0xa6d036507ecc7a7;
    unsigned __int64 d = 0x7ecc37a70c26e68;
    unsigned __int64 e = 0x6e68ac7e5f15726;

    DWORD dummy;
    VirtualProtect(udiv128Data, sizeof(udiv128Data), PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dummy);
    e = udiv128(a, b, c, &d);

    printf("d = %llx, e = %llx\n", d, e);    // d = 1ed37bdf861c50, e = 5cf9ffa49b0ec9aa

}

void test2()
{
    __int64 a = 0x3c95ba9e6a637e7;
    __int64 b = 0x37e739d13a6d036;
    __int64 c = 0xa6d036507ecc7a7;
    __int64 d = 0x7ecc37a70c26e68;
    __int64 e = 0x6e68ac7e5f15726;

    DWORD dummy;
    VirtualProtect(sdiv128Data, sizeof(sdiv128Data), PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dummy);
    e = sdiv128(a, b, c, &d);

    printf("d = %llx, e = %llx\n", d, e);    // d = 1ed37bdf861c50, e = 5cf9ffa49b0ec9aa

}

int main()
{
    test1();
    test2();

    return 0;
}