c++ - gcc 的自动向量化消息是什么意思？

Question

我有一些我想快速运行的代码，所以我希望我能说服 gcc (g++) 对我的一些内部循环进行矢量化。我的编译器标志包括

-O3 -msse2 -ffast-math -ftree-vectorize -ftree-vectorizer-verbose=5

但是 gcc 未能矢量化最重要的循环，给我以下并非真的非常冗长的消息:

Not vectorized: complicated access pattern.

和

Not vectorized: unsupported use in stmt.

我的问题是 (1) 这些到底是什么意思？ (在它太复杂之前它必须有多复杂？不支持使用什么？)，以及(2)有什么方法可以让编译器给我更多关于我在做什么的信息错了吗？

给出“复杂访问模式”的循环示例是

for (int s=0;s<N;++s)
    a.grid[s][0][h-1] =  D[s] * (b.grid[s][0][h-2] + b.grid[s][1][h-1] - 2*b.grid[s][0][h-1]);

给出“在 stmt 中不受支持的使用”的是

for (int s=0;s<N;++s)
    for (int i=1;i<w-1;++i) 
        for (int j=1;j<h-1;++j) 
            a.grid[s][i][j] = D[s] * (b.grid[s][i][j-1] + b.grid[s][i][j+1] + b.grid[s][i-1][j] + b.grid[s][i+1][j] - 4*b.grid[s][i][j]);

(这是真正需要优化的地方。)这里a.grid和b.grid是 float 的三维数组，D是一维 float 数组，N、w、h是const int .

Answer 1

Not vectorized: complicated access pattern.

“简单”访问模式是连续元素访问或具有某些限制的跨步元素访问(在循环中访问组的单个元素，组元素计数是 2 的幂，组大小是 vector 类型的倍数)。

b.grid[s][0][h-2] + b.grid[s][1][h-1] - 2*b.grid[s][0][h-1]);

既不是顺序访问也不是跨步访问

Not vectorized: unsupported use in stmt.

这里的“使用”是数据流意义上的，获取变量的值(寄存器，编译器临时)。在这种情况下，“支持的用途”是在循环的当前迭代中定义的变量、常量和循环不变量。

a.grid[s][i][j] = D[s] * (b.grid[s][i][j-1] + b.grid[s][i][j+1] + b.grid[s][i-1][j] + b.grid[s][i+1][j] - 4*b.grid[s][i][j]);

在这个例子中，我认为“不受支持的使用”是因为 b.grid[s][i][j-1] 和 b.grid[s][i] [j+1] 由循环的前一次迭代分配(“定义”)。