如何“位和面具等于面具”可以优化吗？

Question

如何优化“位和面具等于掩码”？

示例：

bool foo(uint64_t x)
{
      return (x & 0x7ff0000000000000) == 0x7ff0000000000000;
}

导致（ARM 32位）：

gcc 12.1 (linux) -O3:
f:
        movs    r3, #0
        movt    r3, 32752
        bics    r3, r3, r1
        ite     eq
        moveq   r0, #1
        movne   r0, #0
        bx      lr

armv7-a clang 11.0.1 -O3:
f:
        mov     r0, #267386880
        orr     r0, r0, #1879048192
        bic     r0, r0, r1
        rsbs    r1, r0, #0
        adc     r0, r0, r1
        bx      lr

上面的C代码可以以产生更快的ASM代码的方式重写吗？

也许有相关的 bit twidddling hacks ？还是他们的组合？还是类似？

Answer 1

一种选择是，

bool foo4(uint64_t x)
{
    return (((x << 1) >> 53) + 1) >> 11;
}

哪个与GCC一起编译到

foo:
        ubfx    r0, r1, #20, #11
        adds    r0, r0, #1
        ubfx    r0, r0, #11, #1
        bx      lr

此处的保存中，主要来自不必转换为0/1结果，而是直接生成1位。如果将此功能夹住并将结果用于分支，则无用，实际上可能导致代码较慢。

Answer 2

在clang上，代码已经和它所一样好：

bool foo(uint64_t x)
{
      return (x & 0x7ff0000000000000) == 0x7ff0000000000000;
}
        mov     x8, #9218868437227405312
        bics    xzr, x8, x0
        cset    w0, eq

bool foo2(uint64_t x)
{
      // check if x*2 overflows (i.e. produces a carry)
      // by adding one the LSB
      return ((x * 2) + 0x0020000000000000) < (x * 2);
}
        ubfx    x8, x0, #52, #11
        cmp     x8, #2046
        cset    w0, hi

尤其是第一个版本非常聪明：清除0x7ff00000 ... 0仅当设置源寄存器中的所有11位时才产生零。

第二版是我希望生成诸如

    mov x8, #0x0020000000000000
    adds x8, x0, lsr #2
    cset x0, lt 

Carry的代码的内容。但这将与bic方法相提并论 - 当mov x8，常数可以重复使用时，本质上只是两个说明。

在ARM64上，具有大量谓语操作，将结果CF，ZF或任何其他状态登记册中的结果没有区别。