为什么不同类型的阵列下标会用来迭代影响自动矢量化

Question

如下代码显示，为什么uint32_t防止编译器（GCC 12.1 + O3）通过自动矢量化优化。参见 godbolt 。

#include <cstdint>

// no auto vectorization
void test32(uint32_t *array, uint32_t &nread, uint32_t from, uint32_t to) {
    for (uint32_t i = from; i < to; i++) {
        array[nread++] = i;
    }
}

// auto vectorization
void test64(uint32_t *array, uint64_t &nread, uint32_t from, uint32_t to) {
    for (uint32_t i = from; i < to; i++) {
        array[nread++] = i;
    }
}

// no auto vectorization
void test_another_32(uint32_t *array, uint32_t &nread, uint32_t from, uint32_t to) {
    uint32_t index = nread;
    for (uint32_t i = from; i < to; i++) {
        array[index++] = i;
    }
    nread = index;
}

// auto vectorization
void test_another_64(uint32_t *array, uint32_t &nread, uint32_t from, uint32_t to) {
    uint64_t index = nread;
    for (uint32_t i = from; i < to; i++) {
        array[index++] = i;
    }
    nread = index;
}

运行命令g ++ -o3 -fopt -info -vo -vec -missed -c test.cc -o/dev/null，我得到了以下结果。如何解释它？

bash> g++ -O3 -fopt-info-vec-missed -c test.cc -o /dev/null
test.cc:5:31: missed: couldn't vectorize loop
test.cc:6:24: missed: not vectorized: not suitable for scatter store *_5 = i_18;
test.cc:21:31: missed: couldn't vectorize loop
test.cc:22:24: missed: not vectorized: not suitable for scatter store *_4 = i_22;

Answer 1

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void test32(uint32_t *array, uint32_t &nread, uint32_t from, uint32_t to)

以及如果这样称呼它应该如何表现：

uint32_t arr[16];
test32(arr, arr[3], &arr[0], &arr[15]);

这称为混叠。 nread参数可能会从array中别名元素，因为它们具有相同的类型。但是，如果您有

void test64(uint32_t *array, uint64_t &nread, uint32_t from, uint32_t to)

uint32_t和uint64_t永远无法具有相同的地址，那么就不会发生任何混叠。

注意：传递对函数的引用在内部传递该地址，因此它等同于一个指针的混叠论证。

有一些类型的特殊规则称为混叠类型。 C ++标准说，您可以将uint32_t*施放为char*，然后访问uint32_t的原始内存。这意味着uint32_t*和char*可以合法地指向同一地址。 char*是一种混叠类型，因为它与任何其他类型的（数据）指针混为一谈。 无符号char*或char> char的任何其他变体也是如此，包括std :: byte。

但是您可以告诉编译器，即使类型可以通过使用限制。

void test32(uint32_t *array, uint32_t & restrict nread, uint32_t from, uint32_t to)

PS：test_another_32看起来像是错过的编译器选择性化。