- c - 在位数组中找到第一个零
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我正在运行以下代码:
#include <emmintrin.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(int argv, char** argc)
{
float a[] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0};
float b[] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0};
float c[] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0};
__m128 *v_a = (__m128*)(a+1); // Trying to create c[i] = a[i=1] * b[i];
__m128 *v_b = (__m128*)(b);
__m128 *v_c = (__m128*)(c);
for (int i=0; i < 1; i++)
{
*v_c = _mm_mul_ps(*v_a,*v_b);
v_a++;
v_b++;
v_c++;
}
for (int i=0; i<= 9;i++)
{
printf("%f\n",c[i]);
}
return 0;
}
并出现段错误:11(在运行 OS X“Mavericks”的 Mac 上)。
从 a 中删除 +1 并声明 a 时:
__m128 *v_a = (__m128*)(a+1);
有效。
现在我想知道一些事情:
为什么会这样?不应该有任何可能导致访问未分配内存的“内存对齐”问题。如果我的理解有误 - 请让我知道我错过了什么。
(__m128*)(a+1) 发生了什么转换。
我正在尝试了解 SIMD 的工作原理,因此您可以链接的任何信息 - 可能会帮助我理解它为什么会这样 react 。
最佳答案
扩展 Cory Nelson 的回答:
每种类型都有一个对齐方式。给定类型的对象“想要”一个地址,该地址是对齐的倍数。例如,float 类型的变量的对齐方式为 4。这从字面意思来说,当您获取 float 的地址并将其转换为整数时,您将得到 4 的倍数,因为编译器永远不会分配一个地址不是 float 的 4 的倍数。
在 32 位 x86 上,这里有一些对齐示例:char=1、short=2、int=4、long long=4、float=4、double=4、void*=4、SSE vector=16。对齐始终是 2 的幂。
如果我们将指针类型转换为具有更严格(更大)对齐的不同指针类型,我们可能会得到一个未对齐的地址。当您将 float *
(对齐方式 4)转换为 __m128 *
(对齐方式 16)时,这就是您的代码中发生的情况。访问(读取或写入)具有未对齐地址的对象的后果可能是零、性能损失或崩溃,具体取决于处理器架构。
我们可以打印出你的 vector 地址:
printf("%p %p %p\n", a, b, c);
或者为了更清楚,只是它们的低 4 位:
printf("%ld %ld %ld\n", (intptr_t)a & 0xF, (intptr_t)b & 0xF,(intptr_t)c & 0xF);
在我的机器上,这会输出 12 4 12
,表明地址不是 16 的倍数,因此不是 16 字节对齐的。 (但请注意它们都是 4 的倍数,因为它们的类型是 float 组,而 float 必须是 4 字节对齐的。)
当您删除 +1 时,您的代码将不再崩溃。这是因为您对地址“很幸运”: float 必须对齐到 4 的倍数,但它们恰好也对齐到 16 的倍数。这是一颗定时炸弹!调整代码中的某些内容(例如,引入另一个变量)或更改优化级别,它很可能会开始崩溃!您需要显式对齐变量。
那么如何对齐呢?当您声明一个变量时,编译器(而不是您)会在内存中选择该变量所在的地址。它试图将变量尽可能靠近地打包在一起,以避免浪费空间,但它仍然必须确保地址与其类型正确对齐。
增加对齐的最佳方法之一是使用 union ,它包含一个类型,其对齐正是您所需要的:
union vec {
float f[10];
__m128 v;
};
union vec av = {.f = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0}};
union vec bv = {.f = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0}};
union vec cv = {.f = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0}};
float *a = av.f;
float *b = bv.f;
float *c = cv.f;
printf("%ld %ld %ld\n", (intptr_t)a & 0xF, (intptr_t)b & 0xF,(intptr_t)c & 0xF);
现在 printf 输出 0 0 0
,因为编译器为每个 float[10] 选择了 16 字节对齐的地址。
gcc 和 clang 还允许您直接请求对齐:
float a[] __attribute__ ((aligned (16))) = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0};
float b[] __attribute__ ((aligned (16))) = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0};
float c[] __attribute__ ((aligned (16))) = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0};
printf("%ld %ld %ld\n", (intptr_t)a & 0xF, (intptr_t)b & 0xF,(intptr_t)c & 0xF);
这也可以,但便携性较差。
也就是说,你的 +1 怎么样:
__m128 *v_a = (__m128*)(a+1);
假设 a
是 16 字节对齐的,并且类型为 float*
,那么 a+1
添加 sizeof(float)
(这是 4)到地址,这导致地址仅 4 字节对齐。这是一个硬件限制,您不能使用普通指令从仅 4 字节对齐的地址直接加载/存储到 SSE 寄存器中。它会崩溃!您必须改用不同的(较慢的)指令,例如 _mm_loadu_ps
生成的指令。
确保正确对齐是使用 SIMD 指令集的挑战之一。您会经常看到 SIMD 算法使用“正常”(标量)代码处理前几个元素,以便它可以达到 SIMD 指令要求的对齐。
关于c - SIMD 内在函数 - 段错误,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/25596379/
C语言sscanf()函数:从字符串中读取指定格式的数据 头文件: ?
最近,我有一个关于工作预评估的问题,即使查询了每个功能的工作原理,我也不知道如何解决。这是一个伪代码。 下面是一个名为foo()的函数,该函数将被传递一个值并返回一个值。如果将以下值传递给foo函数,
CStr 函数 返回表达式,该表达式已被转换为 String 子类型的 Variant。 CStr(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可以
CSng 函数 返回表达式,该表达式已被转换为 Single 子类型的 Variant。 CSng(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可
CreateObject 函数 创建并返回对 Automation 对象的引用。 CreateObject(servername.typename [, location]) 参数 serv
Cos 函数 返回某个角的余弦值。 Cos(number) number 参数可以是任何将某个角表示为弧度的有效数值表达式。 说明 Cos 函数取某个角并返回直角三角形两边的比值。此比值是
CLng 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Long 子类型的 Variant。 CLng(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,您可以使
CInt 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Integer 子类型的 Variant。 CInt(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可
Chr 函数 返回与指定的 ANSI 字符代码相对应的字符。 Chr(charcode) charcode 参数是可以标识字符的数字。 说明 从 0 到 31 的数字表示标准的不可打印的
CDbl 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Double 子类型的 Variant。 CDbl(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,您可
CDate 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Date 子类型的 Variant。 CDate(date) date 参数是任意有效的日期表达式。 说明 IsDate 函数用于判断 d
CCur 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Currency 子类型的 Variant。 CCur(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,
CByte 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Byte 子类型的 Variant。 CByte(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可以
CBool 函数 返回表达式,此表达式已转换为 Boolean 子类型的 Variant。 CBool(expression) expression 是任意有效的表达式。 说明 如果 ex
Atn 函数 返回数值的反正切值。 Atn(number) number 参数可以是任意有效的数值表达式。 说明 Atn 函数计算直角三角形两个边的比值 (number) 并返回对应角的弧
Asc 函数 返回与字符串的第一个字母对应的 ANSI 字符代码。 Asc(string) string 参数是任意有效的字符串表达式。如果 string 参数未包含字符,则将发生运行时错误。
Array 函数 返回包含数组的 Variant。 Array(arglist) arglist 参数是赋给包含在 Variant 中的数组元素的值的列表(用逗号分隔)。如果没有指定此参数,则
Abs 函数 返回数字的绝对值。 Abs(number) number 参数可以是任意有效的数值表达式。如果 number 包含 Null,则返回 Null;如果是未初始化变量,则返回 0。
FormatPercent 函数 返回表达式,此表达式已被格式化为尾随有 % 符号的百分比(乘以 100 )。 FormatPercent(expression[,NumDigitsAfterD
FormatNumber 函数 返回表达式,此表达式已被格式化为数值。 FormatNumber( expression [,NumDigitsAfterDecimal [,Inc
我是一名优秀的程序员,十分优秀!