c++ - clang c++17 std::vector 在使用 -mavx 编译时元素 SIGSEGV 的对齐类型拷贝

Question

根据这个question我认为在 C++17 中，带有默认分配器的 std::vector 应该处理对齐类型。但是，下面的代码

#include <iostream>
#include <iterator>
#include <array>
#include <vector>

template<typename T, size_t N, size_t Alignment>
struct alignas(Alignment) AlignedArray : public std::array<T, N>
{
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const AlignedArray& a)
    {
        std::copy(a.cbegin(), a.cend(), std::ostream_iterator<T>(o, " "));
        return o;
    }
};

int main()
{
    using Array = AlignedArray<double, 24, 64>;
    std::vector<Array> v(10);
    for(const auto& e : v)
    {
        auto arr(e);
        std::cout << arr << std::endl;
    }
    return 0;
}

创建 arr 时出现段错误当我用 clang 6.0.1 和 -mavx 编译它时.没有 -mavx切换它运行良好(CPU 是 E5-2697 v2)。我编译它 clang++ -I<path_to_libcxx>/include/c++/v1 -g -mavx -std=c++17 main.cpp -stdlib=libc++ -lc++abi -o alignastest -L<path_to_libcxx>/lib -L<path_to_libcxxabi>/lib .我在旧的 RHEL 6.9 上运行它，我在其中编译了 clang 6.0.1 和 libcxx、libcxxabi。我在另一个系统(Ubuntu 18.10、gcc 8)上对其进行了测试，它没有任何问题。

子问题

关于对齐，我发现 std::aligned_alloc 的实现在 libc++ 中依赖于 C11 功能，该功能仅在最近的 glibc 版本(__config.h)中启用:

#if __GLIBC_PREREQ(2, 17)
#define _LIBCPP_HAS_C11_FEATURES
#endif

不幸的是 RHEL 6.9 只有 ldd (GNU libc) 2.12安装。是alignas还取决于 glibc 版本？

Answer 1

我发现了编译代码的问题，但是，我还没有找到解决方案。但它接缝，这只是一个 clang 问题，使用 g++ 修复它。

通过显示一些生成的汇编代码可以最好地说明问题。 auto arr(e); 代码行被编译为一些移动指令以将数据从 vector 复制到堆栈，clang 使用(当使用 -mavx 编译时)avx2 指令，如下所示(AT&T 语法):

vmovaps 0xa0(%rax),%ymm0
vmovaps %ymm0,0x120(%rsp)
...

其中 %rax 是 vector 中当前数组的地址。目标 arr 位于 0x80(%rsp)。该程序将以 32 字节 block (256 位 avx2 指令)进行复制。

然而，在我的调试测试中查看值时，问题变得很清楚:%rax = 0x55555556be70。问题是，vmovaps(移动对齐压缩单精度)到 256 位 avx2 寄存器期望目标和源在 256 位或 32 字节(0x20)边界对齐，但是 %rax 仅对齐 16 字节。在没有 alignas 的情况下编译时，clang 使用 vmovups(相同的指令，但不需要对齐数据)。

所以问题是，std::vector 的分配器不遵守 alignas 并且不在 64 字节边界对齐数组。 g++ 也不会将 vector 内的数组与 32 字节边界对齐，并且在不使用 -O[not 0] 时不使用 avx 指令。然而，g++ 始终使用 128 位 xmm 寄存器，它只需要对齐到 16 字节，分配器将数据与两个编译器对齐。

编辑:

我刚刚意识到，我忘记使用 -std=c++17 进行编译。使用该标志，它适用于 clang++。代码看起来一样，但分配器正确地将代码对齐到 64 字节边界。所以我想这与旧图书馆有关。也许您可以将您的二进制文件发送给我，然后我可以更详细地查看它。