SSE2 有符号整数溢出未定义吗？

有符号整数溢出在 C 和 C++ 中未定义。但是，有符号整数在单个字段内溢出又如何呢？__m128i？换句话说，这种行为是在英特尔标准中定义的吗？

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <emmintrin.h>

union SSE2
{
    __m128i m_vector;
    uint32_t m_dwords[sizeof(__m128i) / sizeof(uint32_t)];
};

int main()
{
    union SSE2 reg = {_mm_set_epi32(INT32_MAX, INT32_MAX, INT32_MAX, INT32_MAX)};
    reg.m_vector = _mm_add_epi32(reg.m_vector, _mm_set_epi32(1, 1, 1, 1));

    printf("%08" PRIX32 "\n", (uint32_t) reg.m_dwords[0]);
    return 0;
}

[myria@polaris tests]$ gcc -m64 -msse2 -std=c11 -O3 sse2defined.c -o sse2defined
[myria@polaris tests]$ ./sse2defined
80000000

请注意，SSE2 的 4 字节大小的字段__m128i被视为已签署。

1. 您询问的是特定的实施问题（使用 SSE2），而不是标准。您已经回答了自己的问题“C 中未定义有符号整数溢出”。

2. 当您处理 C 内在函数时，您甚至不是在用 C 进行编程！这些是在行中插入汇编指令。它以某种可移植的方式执行此操作，但您的数据不再是有符号整数。它是传递给 SSE 内在函数的向量类型。然后，您将其转换为整数并告诉 C 您希望查看该操作的结果。当你进行强制转换时，无论出现什么字节，你都会看到什么，与 C 标准中的有符号算术无关。

如果编译器插入 SSE 指令（比如在循环中），情况会有所不同。现在编译器保证结果与带符号的 32 位操作相同...除非存在未定义的行为（例如溢出），在这种情况下它可以做任何它喜欢的事情。

另请注意，未定义并不意味着意外...您观察到的自动矢量化行为可能是一致且可重复的（也许它总是包装在您的机器上...这可能不适用于周围代码的所有情况，或者或者，如果编译器根据 SSSE3、SSE4 或 AVX* 的可用性选择不同的指令，甚至可能不是所有处理器（如果它为不同的指令集（使用或不使用带符号的指令集）做出不同的代码生成选择溢出为 UB)。

EDIT:

好吧，现在我们正在询问“英特尔标准”（该标准不存在，我认为您指的是 x86 标准），我可以在我的答案中添加一些内容。事情有点复杂。

首先，内在的 _mm_add_epi32 定义为微软以匹配 Intel 的内在函数 API 定义（https://software.intel.com/sites/landingpage/IntrinsicsGuide/以及 Intel x86 汇编手册中的内在注释）。他们巧妙地将其定义为对__m128ix86也是一样的PADDD指令对 XMM 寄存器执行操作，无需更多讨论（例如，它是 ARM 上的编译错误还是应该对其进行模拟？）。

其次，PADDD不仅仅是一个签名补充！它是一个 32 位二进制加法。 x86 对有符号整数使用二进制补码，将它们相加与无符号基数 2 的二进制运算相同。So yes, paddd保证包裹。所有 x86 指令都有一个很好的参考here.

那么这意味着什么：同样，您问题中的假设是有缺陷的，因为甚至没有任何溢出。所以你看到的输出应该是定义的行为。请注意，它是由 Microsoft 和 x86 定义的（而不是由 C 标准定义的）。

其他x86编译器也以同样的方式实现Intel的intrinsic API，所以_mm_add_epi32可移植地保证只是包装。