指向 AVX 加载结果的指针 (_mm256_load_si256)

Question

如果我有一些类，其字段类似于__m256i* loaded_v，方法类似于：

void load() {
    loaded_v = &_mm256_load_si256(reinterpret_cast<const __m256i*>(vector));
}

loaded_v 将成为有效指针多久？由于寄存器数量有限，我想最终loaded_v 将引用不同的值，或者会发生其他一些奇怪的行为。但是，我想减少我执行的加载次数。

我正在编写一个压缩位数组类，​​我想使用 AVX 内部函数来提高性能。但是，每次我做一些操作（和、或、异或等）时加载我的位数组是低效的。因此，我希望能够在执行一些操作之前显式调用load()。但是，我不明白 AVX 寄存器是如何处理的。任何人都可以帮助我，或者指向我有关此问题的一些文档吗？

Answer 1

优化编译器会自动使用寄存器。

它可能会将__m256 变量放入内存或寄存器中，或者可能在代码的一部分中使用寄存器，并将其溢出到另一部分中。这不仅可以使用独立的自动存储（堆栈）变量来完成，还可以使用类的成员来完成，尤其是当类实例本身就是一个自动存储变量时。

如果使用寄存器，__m256 变量将对应 ymm 寄存器之一（x86-64 中的 16 个之一，32 位编译中的 8 个之一，或带有 AVX512 的 x86-64 中的 32 个之一），有无需间接引用。

_mm256_load_si256 内在函数不一定编译为 vmovdqa。例如这段代码：

#include <immintrin.h>

__m256i f(__m256i a, const void* p)
{
    __m256i  b = _mm256_load_si256(reinterpret_cast<const __m256i*>(p));
    return _mm256_xor_si256(a, b);
}

编译如下（https://godbolt.org/z/ve67YPn4T）：

        vpxor   ymm0, ymm0, YMMWORD PTR [rdx]
        ret     0

C 和 C++ 是高级语言；内在函数应该被视为向编译器传达语义的一种方式，而不是指令助记符。

您应该将值加载到变量中，

__m256i loaded_v;
loaded_v = _mm256_load_si256(reinterpret_cast<const __m256i*>(vector));

或临时：

__m256_whatever_operation(_mm256_load_si256(reinterpret_cast<const __m256i*>(vector)), other_operand);

您应该遵循通常的 C 或 C++ 规则。

如果您反复从指针加载间接值，将其缓存在变量中可能会有所帮助，这样编译器会看到加载之间的值没有变化，并将其用作优化机会。当然，编译器无论如何都可能错过这个机会，或者即使没有缓存变量也能找到它（可能借助严格的别名规则）。