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struct v {
int val[16];
};
struct v test(struct v a, struct v b) {
struct v res;
for (int i = 0; i < 16; i++)
res.val[i] = a.val[i] + b.val[i];
return res;
}
作为 C++ 编译,GCC 7.2 发出:
push r10
vmovdqu32 zmm0, ZMMWORD PTR [rsp+16]
mov rax, rdi
vpaddd zmm0, zmm0, ZMMWORD PTR [rsp+80]
lea r10, [rsp+16]
vmovdqu32 ZMMWORD PTR [rdi], zmm0
pop r10
编译为 C:
lea r10, [rsp+8]
and rsp, -64
mov rax, rdi
push QWORD PTR [r10-8]
push rbp
mov rbp, rsp
push r10
vmovdqu32 zmm0, ZMMWORD PTR [r10]
vpaddd zmm0, zmm0, ZMMWORD PTR [r10+64]
vmovdqa64 ZMMWORD PTR [rbp-112], zmm0
vmovdqa64 xmm0, XMMWORD PTR [rbp-112]
vmovups XMMWORD PTR [rdi], xmm0
vmovdqa64 xmm0, XMMWORD PTR [rbp-96]
vmovups XMMWORD PTR [rdi+16], xmm0
vmovdqa64 xmm0, XMMWORD PTR [rbp-80]
vmovups XMMWORD PTR [rdi+32], xmm0
vmovdqa64 xmm0, XMMWORD PTR [rbp-64]
vmovups XMMWORD PTR [rdi+48], xmm0
pop r10
pop rbp
lea rsp, [r10-8]
在 Godbolt 编译器资源管理器上编译为 C 与 C++:
clang x86 汇编:https://godbolt.org/g/FfrKTf
gcc x86 汇编:https://godbolt.org/g/SZQqqt
相同的代码片段在 gcc 和 clang 中为 C 和 C++ 生成截然不同的代码:
循环自动向量化的方式不同:gcc 使用未对齐的加载/存储,但 g++ 使用标量直到对齐边界,-march=sandybridge
或任何比 AVX2 更窄的东西。
这不是特定于 x86 的:AArch64 SIMD 的自动矢量化也会发生同样的事情。
C 版本实际上将结果存储到堆栈上的本地 res
,然后使用从那里复制 SIMD 拷贝到返回值指针(有时拷贝的 vector 宽度与对于刚刚存储数据的循环)。
禁用自动矢量化 (-fno-tree-vectorize
),gcc 仍使用 SIMD 加载/存储来复制结果。
有人知道为什么会这样吗?
是否有一些 C++ 标准中有但 C 标准中没有的对齐保证?这是 ABI 问题吗?或者是编译器资源管理器上的一些奇怪的编译选项?
最佳答案
根据编译器转储,C Gimple IR 在堆栈上工作中间对象(然后将其复制到返回值)
$ gcc ../tmp.c -fdump-tree-gimple -O2 -S -std=c99
$ cat tmp.c.004t.gimple
...
<D.1621>:
D.1626 = a.val[i];
D.1627 = b.val[i];
D.1628 = D.1626 + D.1627;
res.val[i] = D.1628;
i = i + 1;
<D.1622>:
if (i <= 15) goto <D.1621>; else goto <D.1623>;
<D.1623>:
}
<retval> = res;
return <retval>;
而 C++ 直接对 retval temp 进行操作:
$ g++ ../tmp.c -fdump-tree-gimple -O2 -S
$ cat tmp.c.004t.gimple
<D.2250>:
D.2254 = a.val[i];
D.2255 = b.val[i];
D.2256 = D.2254 + D.2255;
<retval>.val[i] = D.2256;
i = i + 1;
<D.2251>:
if (i <= 15) goto <D.2250>; else goto <D.2248>;
<D.2248>:
}
return <retval>;
AFAIR C 和 C++ Gimple 生成器不共享代码,所以像这样的异常是可以预料的。我鼓励您在 GCC Bugzilla 中报告此事因为这可能是一个常见的性能问题。
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