将包装结构的阵列铸造为Simd矢量

Question

说我有一个包装结构，用作幻影类型。

struct Wrapper {
  float value;
}

将该结构的数组直接加载到SIMD固有类型（例如 __ M256 ）中是合法的吗？例如，

alignas(32) Wrapper arr[8] = {};
static_assert(sizeof(Wrapper) == sizeof(float));
__m256 x = _mm256_load_ps(reinterpret_cast<float*>(arr));


// or (I think this is equivalent):
__m256 y = *(__m256 *)arr;

讨论：

• 我知道我不能正常 使用一个阵列包装器像 t 的数组一样expr.add＃6“ rel =“ noreferrer”> [expr.add]/6 。
  • 即使我可以在给定平台上确保对象表示相同（例如，包装器中没有填充），它仍然是未定义的行为，因为 timur doumler 。
  。
• 就是说，负载似乎不使用指针算术。
• __ m256 被定义，以使其可以别名任何东西，并且似乎打算加载，对于一个人可以加载，因为示例， int16_t [] 通过铸造中 __ M256i 。
• 将包装器*施放到 float*并进行该值不会违反严格的混叠，因为 pointer-inter-interconvertibilty ，尽管这似乎是无关紧要的，因为只有最终的演员> __ M256*确实很重要。

在我看来，指针算术规则不适用：如果我可以断言类型是兼容的（例如没有填充），那么由于矢量类型的特殊属性，直接施放是有效的。但是我还没有看到这种特殊的用法，并且担心编译器可能会调用指针算术或负载操作和触发UB的其他规则。鉴于这是一个非标准的扩展，我可以确定吗？

Answer 1

这是完全安全的，

您不会直接删除 float*，而仅将其传递到 _MM256_LOAD_PS 执行Aliasing-Safe Load。就语言律法而言，您可以查看 _mm256_load_ps / _mm256_store_ps memcpy （到一个私有本地变量），除了它的ub如果指针不适合32字节对齐。

包装器*和 float*之间的互通度并不重要。您不是要解释 float*。

如果您一直在使用 _mm_load_ss（arr）上的buggy GCC版本，该版本以 _mm_set_ss（ *ptr）（ *ptr）而不是使用 may_alias typdef，则使用它以 _mm_set_ss（ *ptr）对于 float ，那很重要。 （不幸的是，即使是当前的GCC bug ; _mm_loadu_si32 是但不是较旧的 _SS 和 _sd loads。）但是，是 一个编译器错误，IMO。 _MM_LOAD_PS 是Aliasing-Safe，因此 _MM_LOAD_SS 都不是没有意义的，当它们都服用 float*时。如果您想要具有普通C的CALIAN/ALIGNMENT语义的负载，以便更多地向优化器保证，您只需使用 _MM_SET_SS（ *foo）就可以自己解释。

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Intel Intersics的确切混杂语义在任何地方都没有记录在AFAIK的任何地方。 MSVC已经开发了许多X86特定的代码，这些代码根本不会强制执行严格的混音，即它就像 GCC -FNO-STRICT-Strict-Aliasing ，定义了之类的事物的行为。 *（int*）my_float ，甚至鼓励它用于类型。

在历史上不确定英特尔的编译器，但我猜它也不会对基于类型的混叠优化进行优化，否则他们希望他们更早地定义了 movd 32位的整数加载/存储的更好的内在信息比 _mm_loadu_si32 在过去几年中。您可以从 void* arg中分辨出来是最新的：Intel以前做了疯狂的事情，例如 _mm_loadl_epi64（__ m128i*）用于 movqq 加载，服用，服用指向16字节对象的指针，但仅加载低8个字节（没有对齐要求）。

因此，许多英特尔内在内容似乎对C和C ++的安全规则很随意，就像是由认为C是便携式组件的人设计的。或至少他们的内在物质应该以这种方式起作用。

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正如我在答案中指出的那样，您在问题中链接（是`retinterpret_cast`在硬件simd vector指针和相应的类型之间是不确定的行为吗？）吗？），英特尔的内在API有效地需要编译器来支持创建错误的POINTER，只要您不deref deRef deRef deRef deRef他们自己。包括 _mm_mm_loadu_ps 的未对准 float*，支持任何 abor 对齐，而不仅仅是4

。与英特尔发布的示例兼容的方式）可能不需要支持指针类型之间的任意铸造（无DEREF），但实际上，所有X86编译器都这样做，因为它们针对具有字节 - 可观内存的平面存储器模型。

由于存在用于聚集和散射的内在信息，因此用 0 基础的用例，带有指针元素的 _mm256_i64gather_epi64 （例如，并行4个链接列表）要求C ++实现如果想支持这一点，请使用理智的对象代理来指针。

像往常一样，我认为有100％的钉书证明，在 struct> struct {int a; float b [3]; }; ，但是我认为使用内在的每个人都期望情况如此。而且，没有人愿意使用将其打破的编译器在 memcpy 带有相同源指针的情况下是安全的。

但是在您的情况下，除了 _MM256_LOAD_PS 本身是一个异常安全的负载之外，您甚至不需要在这里依赖任何事实保证。 您已经正确地表明，在ISO C中创建该 float*并将其传递给不透明的功能是100％安全的。

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，是的，是的 __ M256*完全等于 _MM256_LOAD_PS ，实际上大多数编译器如何实现 _MM256_LOAD_PS 。

（相比之下， _mm256_loadu_ps 会将其投入到指向较低的32字节向量类型的指针中，该类型不属于已记录的API，例如GCC的 __ m256_U* 。也许将其传递给内置功能，但是编译器使其实现，它等同于一个纪念品，包括缺乏对齐要求。