有256位整数类型吗？

Question

操作系统：Linux (Debian 10)

CC：海湾合作委员会 8.3

中央处理器：i7-5775C

在 GCC 中有一个

unsigned __int128

/

__int128

，但是有没有办法在 GCC 中有一个

uint256_t

/

int256_t

？

我读过一个

__m256i

，好像是英特尔的。有没有我可以包含的标题来获取它？

是否像假设的

unsigned __int256

一样有用？我的意思是，如果你可以从/向它分配，比较它们，按位运算等。

它的符号等价物是多少（如果有）？

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编辑1：

我做到了：

#include <immintrin.h>
typedef __m256i uint256_t;

并编译。如果我可以用它做一些操作，我会在这里更新它。

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编辑2：

发现的问题：

uint256_t   m;
int         l = 5;

m = ~((uint256_t)1 << l);

输出：

error: can’t convert a value of type ‘int’ to vector type ‘__vector(4) long long int’ which has different size
  m = ~((uint256_t)1 << l);

Answer 1

Clang 具有

_ExtInt

扩展整数 支持除法以外的操作，但 SIMD 对此没有用，因为元素之间有进位¹。其他主流 x86-64 编译器甚至都没有；您需要一个库或其他东西来定义自定义类型，并使用 clang 将使用的相同的 add-with-carry 指令。 （或者纯 C² 中效率较低的仿真）。

__m256i

是 AVX2 SIMD 4x

uint64_t

（或更窄的元素大小，如 8x

uint32_t

）。 它不是 256 位标量整数类型，您不能将其用于标量运算，

__m256i var = 1

甚至无法编译。 x86 SIMD 不支持大于 64 位的整数，而像

__m128i

和

__m256i

这样的 Intel 内在类型纯粹用于 SIMD。

GCC 的

__int128

/

unsigned __int128

通常使用标量

add/adc

和/或标量

mul

/

imul

，因为 AVX2 通常对扩展精度没有帮助。 （仅适用于元素边界无关紧要的按位 AND/OR/XOR 之类的东西。）

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脚注 1：对于 BigInteger 类型，实际上有一些使用 SIMD 的范围，但仅限于专门的格式。更重要的是，您必须手动选择何时重新归一化（传播进位），因此您的计算必须围绕它进行设计；它不是直接替代品。请参阅 Mysticial 对 长整数例程能否从 SSE 中受益？

的回答

脚注 2：不幸的是，C 不提供加法/减法的进位，因此用 C 编写甚至不方便。用 C 编写一个全加器。编译器通常会生成垃圾 asm，它不只是在可用的机器上使用本机 add-with-carry 指令。非常大的整数的扩展精度库，如

GMP

，通常用 asm.

 编写
    

我只在 Pollard Rho 算法中计算“f(x) = (x^2+a) mod n”时才需要“uint256_t”。函数“f”之外的所有变量都是内置类型 __uint128_t.

Answer 2

sum = a+b

然后我实现了计算“f()”所需的函数：

carry = sum<a

在这个要点中找到实现：

https://gist.github.com/Hermann-SW/a20af17ee6666467fe0b5c573dae701d

我确实针对 gmplib 函数对我的代码进行了基准测试，并实现了对所有 gmplib 的加速（经过大量工作），有关详细信息： https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=33&t=311893&p=1873552#p1873552

函数执行 100 万次的纳秒运行时间：

你可以在 BITCOIN 的源代码上看到一点，他们使用 C 语言的库。如果是 Delphi/Pascal，您可以使用 Fundamentals5 (

https://github.com/fundamentalslib/fundamentals5

Answer 3