我可以将返回 __m128i 的内在结果分配给类型为 __m128i_u 的变量吗？

Question

如标题所示 - 我想做如下：

__m128i_u* avxVar = (__m128i_u*)Var;  // Var allocated with alloc
*avxVar = _mm_set_epi64(...);         // is that ok to assign __m128i to __m128i_u ?

Answer 1

是的，但请注意 __m128i_u 不可移植（例如，可移植到 MSVC）；这是 GCC/clang 在内部使用来实现未对齐的 loadu/storeu 内在函数。 完全等同于以正常方式进行：

_mm_storeu_si128((__m128i*)Var, vec);

（其中vec 是任何__m128i。例如，它可以是_mm_set_epi64x 或变量。）

GCC 11 的 emmintrin.h 实现 _mm_storeu_si128 是这样定义的，采用 __m128i_u* 指针 arg，因此取消引用会进行未对齐的访问（如果未优化）。

// GCC internals, quoted for reference only.
// Just use #include <immintrin.h> in your own code
extern __inline void __attribute__((__gnu_inline__, __always_inline__, __artificial__))
_mm_storeu_si128 (__m128i_u *__P, __m128i __B)
{
  *__P = __B;
}

所以是的，GCC 的标头取决于 __m128i* 和 __m128i_u* 是否兼容且可隐式转换。

_mm_storeu_si128 是 movdqu 的内在属性，__m128i_u* 取消引用也是如此。但实际上这些内在函数只是为了向编译器传达对齐信息而存在，由编译器决定何时实际加载和存储，就像 char* 的 deref 一样。

（有趣的事实：__m128i* 是一个may_alias 类型，就像char*，所以你可以在不违反严格别名的情况下将它指向任何东西。Is `reinterpret_cast`ing between hardware SIMD vector pointer and the corresponding type an undefined behavior?）

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还请注意，_mm_set_epi64 采用 __m64 参数：它用于从两个 MMX 向量构建 SSE2 向量，而不是从标量 int64_t。你可能想要_mm_set_epi64x

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它们的编译方式相同

void foo(void *Var) {
    __m128i_u* avxVar = (__m128i_u*)Var;
    *avxVar = _mm_set_epi64x(1, 2); 
}

void bar(void *Var) {
    _mm_storeu_si128((__m128i*)Var, _mm_set_epi64x(1, 2) );
}

这两个函数在 gcc/clang/MSVC 中编译相同（并且在语义上是等效的，因此在内联后总是相同）。 但是只有第二个使用 MSVC 编译，正如您在 Godbolt 编译器资源管理器中看到的那样：https://godbolt.org/z/Y8Wq96Pqs。如果禁用#ifdef __GNUC__，则会在 MSVC 上出现编译器错误。

## GCC -O3
foo:
        movdqa  xmm0, XMMWORD PTR .LC0[rip]
        movups  XMMWORD PTR [rdi], xmm0
        ret
bar:
        movdqa  xmm0, XMMWORD PTR .LC0[rip]
        movups  XMMWORD PTR [rdi], xmm0
        ret
.LC0:
        .quad   2
        .quad   1

对于更复杂的周围代码，_mm_loadu_si128 可以折叠到仅用于 AVX 的 ALU 的内存源操作数（例如 vpaddb xmm0, xmm1, [rdi]，但 _mm_load_si128 对齐的负载可以折叠到 SSE 内存源中，例如 paddb xmm0, [rdi]。