为 __m256i 分配内存 [重复]

Question

我遇到过这么神秘的分段错误。

#include <stdio.h>
#include <immintrin.h>
struct Box{
    __m256i L;
};
int main()
{
    struct Box *result=NULL;
    result=(struct Box *)malloc(sizeof(struct Box));
    (*result).L=(*result).L;
}

使用标志-msse4.2 -march=corei7-avx编译

它在我的 Mac 上运行良好（OS X EI Caption 10.11.6，GCC 4.8.4）。 但它给了我 Amazon EC2 机器上的分段错误（Ubuntu 14.04，GCC 4.8.4）。

当我稍作改动时：

#include <stdio.h>
#include <immintrin.h>
struct Box{
    __m256i L;
};
int main()
{
    struct Box result[1];
    (*result).L=(*result).L;
}

它将能够在 Ubuntu 机器上运行。

有人对此有任何解释吗？

Answer 1

对齐、Malloc 行为和堆栈分配

@Peter Cordes 的评论解决了部分问题。

特别是在您的 OSX 机器上，您“总是”获得正确对齐的内存，以满足为 __m256i 数据类型（即 supposed to be 32 byte aligned）生成的程序集的对齐需求。 （我把“总是”放在引号中，因为 malloc 不能保证它。你可能刚刚对 OSX 的 malloc 感到幸运。多次运行相同的代码往往会得到相同的对齐，这与重复调用 @987654328 不同@在一个程序中。实际上如下：OS X上的编译器生成不同的asm）

在 Ubuntu 上，malloc 返回的内存地址没有得到合适的对齐。 （有关原因的详细信息，请参见下文。）

您将第二个代码 sn-p 称为slight change。

int main()
{
    struct Box result[1];
    (*result).L=(*result).L;
}

它实际上与第一个使用malloc 的sn-p 有很大不同，因为编译器（此处为gcc）知道数据类型Box 的对齐要求（以及扩展__m256i）在堆栈上分配内存时。因此在这种情况下没有段错误的风险，因为编译器提供了正确的对齐。

您可以操作malloc 返回的基指针，如本文https://stackoverflow.com/a/227900/3516034 中所述。我会让你看看那里的细节，但总之你可以做类似的事情

struct Box *result=NULL;
void *mem = malloc(2 * sizeof(struct Box));
result = (struct Box *)((uintptr_t)mem + offset);

offset 允许您探索对齐和段错误。打印出您最终用于result 的指针地址可能对您有用，例如printf("0x%08" PRIXPTR "\n", (uintptr_t)result);（同样来自该帖子）。

指令差异

最后，我可以在 Ubuntu 和 OSX 上重现它。我实际上看到我的 OSX malloc 调用给出 16 字节 对齐而不是 32 字节对齐。我也在 Ubuntu 上看到了 16 字节对齐（在同一硬件上的 VM 中），这 导致了段错误。当我手动对齐到 32 个字节时，段错误消失了。

所以问题的根本原因是系统没有生成相同的汇编指令。我得到了带有-S 选项的程序集到 gcc。在 OSX 上，我看到 vmovaps 与 XMM 操作数一起使用了 4 次，在 Ubuntu 上 vmovdqa 与 YMM 操作数一起使用了两次，以移动 __m256i。

vmovdqa 和 vmovaps 要求它们的内存操作数自然对齐（即 YMM 为 32B，XMM 为 16B）。所以在 OSX 上生成的程序集只需要 16B 对齐，即使 __m256i 是 32B。