SSE 和 C++ 容器

Question

下面的代码段错误有明显的原因吗？

#include <vector>
#include <emmintrin.h>

struct point {
    __m128i v;

  point() {
    v = _mm_setr_epi32(0, 0, 0, 0);
  }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
  std::vector<point> a(3);
}

谢谢

编辑：我在 linux/i686 上使用 g++ 4.5.0，我可能不知道我在这里做什么，但因为即使是以下段错误

int main(int argc, char *argv[])
{
  point *p = new point();
}

我真的认为这一定是和对齐问题。

Answer 1

如果v 没有正确对齐，则很明显可能会出错。

但它是由vector 动态分配的，因此不会出现堆栈错位问题。

然而，正如phooji 正确指出的那样，“模板”或“原型”值被传递给std::vector 构造函数，该构造函数将被复制到向量的所有元素中。就是std::vector::vector这个参数会被放到栈上，可能会错位。

一些编译器有一个编译指示来控制函数内的堆栈对齐（基本上，编译器会浪费一些额外的空间来使所有局部变量正确对齐）。

根据 Microsoft 文档，Visual C++ 2010 should set up 8 byte stack alignment automatically for SSE types 和 has done so since Visual C++ 2003

对于 gcc 我不知道。

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在 C++0x 下，new point() 返回未对齐的存储是严重的违规行为。 [basic.stc.dynamic.allocation] 说（措辞来自草案 n3225）：

分配函数尝试分配请求的存储量。如果成功的话，应该 返回存储块的起始地址，其字节长度至少应为 请求的大小。从 分配函数。连续调用分配的存储的顺序、连续性和初始值 分配函数未指定。返回的指针应适当对齐，以便可以转换 指向具有基本对齐要求（3.11）的任何完整对象类型的指针，然后使用 访问分配的存储中的对象或数组（直到通过调用显式释放存储 相应的释放函数）。

[basic.align] 说：

此外，动态存储的运行时分配请求 请求的对齐不能被接受应被视为分配失败。

你能试试更新版本的 gcc 吗？

Answer 2

您使用的vector 构造函数实际上是这样定义的：

explicit vector ( size_type n, const T& value= T(), const Allocator& = Allocator() );

（参见例如http://www.cplusplus.com/reference/stl/vector/vector/）。

换句话说，一个元素是默认构造的（即，您调用构造函数时的默认参数值），然后通过复制第一个元素来创建其余元素。我的猜测是您需要一个 point 的复制构造函数，它可以正确处理 __m128i 值的（非）复制。

更新：当我尝试使用 Visual Studio 2010 (v. 10.0.30319.1) 构建您的代码时，我收到以下构建错误：

error C2719: '_Val': formal parameter with __declspec(align('16')) won't be aligned c:\program files\microsoft visual studio 10.0\vc\include\vector 870 1   meh

这表明 Ben 在这方面是正确的，因为这是一个对齐问题。

Answer 3

要求 SSE 内在函数在内存中是 16 字节对齐的。当您在堆栈上分配__m128 时，没有问题，因为编译器会自动正确对齐它们。 std::vector<> 的默认分配器处理动态内存分配，不会产生对齐的分配。

Answer 4

编译器的 STL 实现中的默认分配器分配的内存可能未对齐。这将取决于特定的平台和编译器供应商。

通常默认分配器使用运算符new，它通常不保证超出字长（32 位或64 位）的对齐。为了解决这个问题，可能需要实现一个使用_aligned_malloc的自定义分配器。

另外，一个简单的解决方法（虽然不是一个令人满意的解决方法）是将值分配给本地 __m128i 变量，然后使用未对齐指令将该变量复制到结构中。示例：

struct point {
    __m128i v;
    point() {
        __m128i temp = _mm_setr_epi32(0, 0, 0, 0);
        _mm_storeu_si128(&v, temp);
    }
};