c++ - 使用 SSE 操作时的内存访问冲突

Question

我一直在尝试重新实现一些现有的 vector 和矩阵类以使用 SSE3 命令，但每当我对 vector 数组执行一系列操作时，我似乎都会遇到这些“内存访问冲突”错误。我对 SSE 比较陌生，所以我从简单开始。这是我的 vector 类的全部内容:

class SSEVector3D
{
public:

   SSEVector3D();
   SSEVector3D(float x, float y, float z);

   SSEVector3D& operator+=(const SSEVector3D& rhs); //< Elementwise Addition

   float x() const;
   float y() const;
   float z() const;

private:

   float m_coords[3] __attribute__ ((aligned (16))); //< The x, y and z coordinates

};

因此，还没有进行太多操作，只有一些构造函数、访问器和一个操作。使用我(公认的有限)的 SSE 知识，我实现了如下加法操作:

SSEVector3D& SSEVector3D::operator+=(const SSEVector3D& rhs) 
{
   __m128 * pLhs = (__m128 *) m_coords;
   __m128 * pRhs = (__m128 *) rhs.m_coords;

   *pLhs = _mm_add_ps(*pLhs, *pRhs);

   return (*this);
}

为了对我的新 vector 类与旧 vector 类进行速度测试(看看是否值得重新实现整个东西)，我创建了一个简单的程序来生成一个随机的 SSEVector3D 对象数组并将它们相加。没什么太复杂的:

SSEVector3D sseSum(0, 0, 0);

for(i=0; i<sseVectors.size(); i++)
{
   sseSum += sseVectors[i];
}

printf("Total: %f %f %f\n", sseSum.x(), sseSum.y(), sseSum.z());

sseVectors 变量是一个包含 SSEVector3D 类型元素的 std::vector，其组件全部初始化为 -1 之间的随机数和 1。

这是我遇到的问题。如果 sseVectors 的大小为 8,191 或更小(我通过大量试验和错误得出的数字)，则运行良好。如果大小为 8,192 或更大，我在尝试运行时会遇到此错误:

signal: SIGSEGV, si_code: 0 (memory access violation at address: 0x00000080)

但是，如果我在末尾注释掉该打印语句，即使 sseVectors 的大小为 8,192 或更大，我也不会收到任何错误。

我写这个 vector 类的方式有问题吗？我正在运行带有 GCC 4.6 版的 Ubuntu 12.04.1

Answer 1

首先，也是最重要的，不要这样做

__m128 * pLhs = (__m128 *) m_coords;
__m128 * pRhs = (__m128 *) rhs.m_coords;
*pLhs = _mm_add_ps(*pLhs, *pRhs);

使用 SSE，总是通过适当的内在函数显式地加载和存储，从不仅通过解除引用。不是在您的类中存储一个包含 3 个 float 的数组，而是存储一个 _m128 类型的值。这应该使编译器正确对齐您的类的实例，而不需要任何 align 属性。

但是请注意，这在 MSVC 中效果不佳。对于按值参数，MSVC 似乎通常无法满足比 8 字节对齐更强的对齐要求:-(。上次我需要将 SSE 代码移植到 Windows 时，我的解决方案是对 SSE 部分使用英特尔的 C++ 编译器而不是 MSVC...