0

0

c++如何用SIMD指令实现memcpy_c++手写高性能内存拷贝【底层优化】

穿越時空

穿越時空

发布时间:2025-12-30 14:49:02

|

516人浏览过

|

来源于php中文网

原创

高性能 memcpy 的核心是根据对齐情况分路径优化:全对齐用 _mm256_load_si256/_store_si256,偏移对齐调整偏移,非对齐用 loadu/storeu 避跨缓存行,小尺寸兜底,辅以预取和内存预热。

c++如何用simd指令实现memcpy_c++手写高性能内存拷贝【底层优化】

用SIMD指令手写高性能 memcpy,核心是**对齐+向量化+边界处理**,不是简单套用指令,而是根据数据长度、对齐情况选择最优策略。x86上常用 SSE/AVX,ARM 上用 NEON,这里以 x86-64 + AVX2 为主展开(兼容性好、寄存器宽、指令丰富)。

对齐判断与分段处理

内存拷贝性能差异极大取决于源和目标地址是否对齐(通常指 16/32/64 字节)。AVX2 的 _mm256_loadu_si256 支持非对齐加载但慢于对齐版本;真正高性能必须区分路径:

  • 全对齐路径:src 和 dst 都是 32 字节对齐,且长度 ≥ 32 → 用 _mm256_load_si256 + _mm256_store_si256 批量搬移
  • 偏移对齐路径:两者地址模 32 同余(即相对偏移对齐),可用对齐 load/store + 整体偏移调整
  • 非对齐混用路径:用 _mm256_loadu_si256 + _mm256_storeu_si256,但需避免跨缓存行导致的额外延迟
  • 小尺寸兜底:长度 rep movsb(现代 CPU 对其有微码优化)

AVX2 向量化拷贝主体(32 字节/次)

典型内循环如下(假设已对齐、长度为 32 的倍数):

(伪代码示意,实际需用 intrinsics 或内联汇编)

for (size_t i = 0; i < len; i += 32) {
    __m256i v = _mm256_load_si256((__m256i*)(src + i));
    _mm256_store_si256((__m256i*)(dst + i), v);
}

关键点:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

Proface Avatarize
Proface Avatarize

一个利用AI技术提供高质量专业头像和头像的工具

下载
  • 使用 __restrict__ 告知编译器 src/dst 无重叠(否则需按 memmove 处理)
  • 循环展开 2–4 轮可隐藏指令延迟(如一次 load 两组再 store)
  • 避免频繁插入 _mm256_zeroupper()(仅在调用可能用到 XMM 的外部函数前后需要)
  • 注意编译器优化等级:-O2/-O3 下 auto-vectorize 可能已做得不错,手写价值在于**可控对齐策略 + 避免安全检查开销**

边界与尾部处理(不丢精度)

长度往往不是 32 的整数倍,尾部必须精确处理:

  • 先按 32 字节主循环搬运,记下剩余字节数 tail = len % 32
  • tail == 0 → 结束
  • tail ≤ 16 → 用 SSE 指令(_mm_loadu_si128 / _mm_storeu_si128
  • tail > 16 → 先搬 16 字节,再用 8/4/2/1 字节逐个拷贝(或用 memcpy 小尺寸兜底)
  • 更优做法:用位掩码 + _mm256_maskload_epi32(AVX2)或 _mm256_mask_mov_epi32(AVX512),但兼容性差

实测建议与注意事项

别盲目追求“最高速”,要结合场景权衡:

  • 拷贝 收益),直接用 libc 的 memcpy 或编译器内置
  • 拷贝 > 4KB:考虑预取(_mm_prefetch)+ 多路并行(但 memcpy 是内存带宽敏感,多线程不一定加速)
  • 注意 NUMA 和页表映射:大块拷贝前 touch 内存页可减少缺页中断
  • 禁用 -fno-tree-vectorize 等干扰选项;用 perf / VTune 观察 L1/L2 缓存命中率、uop 数、前端瓶颈
  • ARM64 用户优先用 vld1q_u8 / vst1q_u8(NEON),逻辑类似,寄存器宽度为 128 位

基本上就这些。SIMD memcpy 不是黑魔法,而是对齐感知 + 分支精简 + 指令选型的组合优化。libc 实现(如 glibc 的 multiarch memcpy)已经非常成熟,自己写主要适用于特定硬件、固定对齐、极致低延迟场景,或者作为学习底层内存行为的实践。

相关文章

数码产品性能查询
数码产品性能查询

该软件包括了市面上所有手机CPU,手机跑分情况,电脑CPU,电脑产品信息等等,方便需要大家查阅数码产品最新情况,了解产品特性,能够进行对比选择最具性价比的商品。

下载

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

相关专题

更多
线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

467

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

83

2025.12.24

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

83

2025.12.24

excel制作动态图表教程
excel制作动态图表教程

本专题整合了excel制作动态图表相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细教程。

24

2025.12.29

freeok看剧入口合集
freeok看剧入口合集

本专题整合了freeok看剧入口网址,阅读下面的文章了解更多网址。

74

2025.12.29

俄罗斯搜索引擎Yandex最新官方入口网址
俄罗斯搜索引擎Yandex最新官方入口网址

Yandex官方入口网址是https://yandex.com;用户可通过网页端直连或移动端浏览器直接访问,无需登录即可使用搜索、图片、新闻、地图等全部基础功能,并支持多语种检索与静态资源精准筛选。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

207

2025.12.29

python中def的用法大全
python中def的用法大全

def关键字用于在Python中定义函数。其基本语法包括函数名、参数列表、文档字符串和返回值。使用def可以定义无参数、单参数、多参数、默认参数和可变参数的函数。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

16

2025.12.29

python改成中文版教程大全
python改成中文版教程大全

Python界面可通过以下方法改为中文版:修改系统语言环境:更改系统语言为“中文(简体)”。使用 IDE 修改:在 PyCharm 等 IDE 中更改语言设置为“中文”。使用 IDLE 修改:在 IDLE 中修改语言为“Chinese”。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

18

2025.12.29

C++的Top K问题怎么解决
C++的Top K问题怎么解决

TopK问题可通过优先队列、partial_sort和nth_element解决:优先队列维护大小为K的堆,适合流式数据;partial_sort对前K个元素排序,适用于需有序结果且K较小的场景;nth_element基于快速选择,平均时间复杂度O(n),效率最高但不保证前K内部有序。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

12

2025.12.29

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Node.js 教程
Node.js 教程

共57课时 | 7.6万人学习

CSS3 教程
CSS3 教程

共18课时 | 4.1万人学习

Vue 教程
Vue 教程

共42课时 | 5.7万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号