Добавление нескольких слов с использованием флага переноса

GCC имеет 128-битные целые числа. Используя их, я могу заставить компилятор использовать инструкции mul (или imul только с одним операндом). Например

uint64_t x,y;
unsigned __in128 z = (unsigned __int128)x*y;

создает mul. Я использовал это для создания функции 128x128 до 256 (см. Конец этого вопроса перед обновлением для кода, если вам это интересно).

Теперь я хочу сделать 256-битное дополнение, и я не нашел способ заставить компилятор использовать ADC, кроме как с помощью сборки. Я мог бы использовать ассемблер, но я хочу встроенные функции для повышения эффективности. Компилятор уже создает эффективную функцию от 128x128 до 256 (по причине, которую я объяснял в начале этого вопроса), поэтому я не понимаю, почему я должен переписать это в сборке (или любые другие функции, которые компилятор уже реализует эффективно).

Вот встроенная функция сборки, с которой я пришел:

#define ADD256(X1, X2, X3, X4, Y1, Y2, Y3, Y4) \
 __asm__ __volatile__ ( \
 "addq %[v1], %[u1] \n" \
 "adcq %[v2], %[u2] \n" \
 "adcq %[v3], %[u3] \n" \
 "adcq %[v4], %[u4] \n" \
 : [u1] "+&r" (X1), [u2] "+&r" (X2), [u3] "+&r" (X3), [u4] "+&r" (X4) \
 : [v1]  "r" (Y1), [v2]  "r" (Y2), [v3]  "r" (Y3), [v4]  "r" (Y4))

(вероятно, не каждый выход нуждается в модификаторе раннего clobber но я получаю неправильный результат, по крайней мере, за последние два)

И вот функция, которая делает то же самое в C

void add256(int256 *x, int256 *y) {
    uint64_t t1, t2;
    t1 = x->x1; x->x1 += y->x1;
    t2 = x->x2; x->x2 += y->x2 + ((x->x1) < t1);
    t1 = x->x3; x->x3 += y->x3 + ((x->x2) < t2);
                x->x4 += y->x4 + ((x->x3) < t1);
}

Зачем нужна сборка? Почему компилятор не компилирует функцию add256 для использования флагов переноса? Есть ли способ заставить компилятор сделать это (например, могу ли я изменить add256, чтобы он это сделал)? Что делать для компилятора, который не поддерживает встроенную сборку (написать все функции в сборке?) Почему для этого не существует?

Вот функция 128x128 до 256

void muldwu128(int256 *w, uint128 u, uint128 v) {
   uint128 t;
   uint64_t u0, u1, v0, v1, k, w1, w2, w3;

   u0 = u >> 64L;
   u1 = u;
   v0 = v >> 64L;
   v1 = v;

   t = (uint128)u1*v1;
   w3 = t;
   k = t >> 64L;

   t = (uint128)u0*v1 + k;
   w2 = t;
   w1 = t >> 64L;
   t = (uint128)u1*v0 + w2;
   k = t >> 64L;

   w->hi = (uint128)u0*v0 + w1 + k;
   w->lo = (t << 64L) + w3;

}

Определяет тип:

typedef          __int128  int128;
typedef unsigned __int128 uint128;

typedef union {
    struct {
        uint64_t x1;
        uint64_t x2;
         int64_t x3;
         int64_t x4;
    };
    struct {
        uint128 lo;
         int128 hi;
    };
} int256;

Update:

Мой вопрос в основном дублирует эти вопросы:

У Intel есть хорошая статья (Новая инструкция по поддержке большой целочисленной арифметики), в которой обсуждается большая целочисленная арифметика и три новые инструкции MULX, ADCX, ADOX, Они пишут:

внутренние определения мульки, adcx и adox также будут интегрированы в компиляторы. Это первый пример инструкции типа "добавить с переносом", реализуемой с помощью. встроенные функции Внутренняя поддержка позволит пользователям реализовать большие целочисленная арифметика с использованием языков программирования более высокого уровня, таких как C/С++.

Внутренние функции

unsigned __int64 umul128(unsigned __int64 a, unsigned __int64 b, unsigned __int64 * hi);
unsigned char _addcarry_u64(unsigned char c_in, unsigned __int64 a, unsigned __int64 b, unsigned __int64 *out);
unsigned char _addcarryx_u64(unsigned char c_in, unsigned __int64 a, unsigned __int64 b, unsigned __int64 *out);

Кстати, MSVC уже имеет _umul128 собственный. Таким образом, хотя MSVC не имеет __int128, встроенный _umul128 может быть использован для генерации mul и, следовательно, умножения на 128 бит.

Инструктаж MULX доступен с BMI2 в Хасуэлле. Для процессоров Broadwell доступны инструкции ADCX и ADOX. Слишком плохо, что для ADC, который был доступен с 8086 в 1979 году, не существует. Это решит проблему встроенной сборки.

Изменить: на самом деле __int128 будет использовать MULX, если BMI2 определен (например, с помощью -mbmi2 или - march=haswell).

Edit:

Я попробовал добавить Clang с несущими носителями, как предложено Lưu Vĩnh Phúc

void add256(int256 *x, int256 *y) {
    unsigned long long carryin=0, carryout;
    x->x1 = __builtin_addcll(x->x1, y->x1, carryin, &carryout); carryin = carryout;
    x->x2 = __builtin_addcll(x->x2, y->x2, carryin, &carryout); carryin = carryout;
    x->x3 = __builtin_addcll(x->x3, y->x3, carryin, &carryout); carryin = carryout;
    x->x4 = __builtin_addcll(x->x4, y->x4, carryin, &carryout);  
}

но это не сгенерировано ADC, и это сложнее, чем я ожидаю.

Ответ 1