为什么 GCC 不自动矢量化这个循环？

Question

我正在尝试优化一个占用程序大量计算时间的循环。

但是，当我使用 -O3 -ffast-math -ftree-vectorizer-verbose=6 GCC 输出打开自动矢量化时，它无法对循环进行矢量化。

我正在使用 GCC 4.4.5

代码：

/// Find the point in the path with the largest v parameter
void prediction::find_knife_edge(
    const float * __restrict__ const elevation_path,
    float * __restrict__ const diff_path,
    const float path_res,
    const unsigned a,
    const unsigned b,
    const float h_a,
    const float h_b,
    const float f,
    const float r_e,
) const
{
    float wavelength = (speed_of_light * 1e-6f) / f;

    float d_ab = path_res * static_cast<float>(b - a);

    for (unsigned n = a + 1; n <= b - 1; n++)
    {
        float d_an = path_res * static_cast<float>(n - a);
        float d_nb = path_res * static_cast<float>(b - n);

        float h = elevation_path[n] + (d_an * d_nb) / (2.0f * r_e) - (h_a * d_nb + h_b * d_an) / d_ab;
        float v = h * std::sqrt((2.0f * d_ab) / (wavelength * d_an * d_nb));

        diff_path[n] = v;
    }
}

来自 GCC 的消息：

note: not vectorized: number of iterations cannot be computed.
note: not vectorized: unhandled data-ref 

在有关自动矢量化的页面上 ( http ://gcc.gnu.org/projects/tree-ssa/vectorization.html ）它声明它支持未知循环边界。

如果我用 for 替换

for (unsigned n = 0; n <= 100; n++)

，它就会对其进行矢量化。

我做错了什么？

缺乏关于这些消息的确切含义以及 GCC 自动矢量化的细节的详细文档是相当烦人的。

编辑：

感谢 David，我将循环更改为：

 for (unsigned n = a + 1; n < b; n++)

现在 GCC 尝试对循环进行矢量化，但抛出此错误：

 note: not vectorized: unhandled data-ref
 note: Alignment of access forced using peeling.
 note: Vectorizing an unaligned access.
 note: vect_model_induction_cost: inside_cost = 1, outside_cost = 2 .
 note: not vectorized: relevant stmt not supported: D.76777_65 = (float) n_34;

“D.76777_65 = (float) n_34;”是什么意思？意思是？

Answer 1

我可能稍微搞砸了细节，但这是您需要重构循环以使其矢量化的方式。诀窍是预先计算迭代次数并从 0 迭代到该数字的小 1。不要更改 for 语句。您可能需要修复它之前的两行和循环顶部的两行。他们大约是对的。 ;)

const unsigned it=(b-a)-1;
const unsigned diff=b-a;
for (unsigned n = 0; n < it; n++)
{
    float d_an = path_res * static_cast<float>(n);
    float d_nb = path_res * static_cast<float>(diff - n);

    float h = elevation_path[n] + (d_an * d_nb) / (2.0f * r_e) - (h_a * d_nb + h_b * d_an) / d_ab;
    float v = h * sqrt((2.0f * d_ab) / (wavelength * d_an * d_nb));

    diff_path[n] = v;
}