使用AVX指令和-O3编译选项获得错误的结果

Question

我用AVX指令编写了非常简单的程序，但是当我使用-O3选项编译代码和g ++编译器的-O1选项时，我得到的结果不同，这是我的代码：

int main(int argc, char *argv[])
{

    int d = 120;
    __m256i r = _mm256_set1_epi32(d);
    int * p = (int *) &r;

    printf("r[0]: %d, ",p[0]);
    printf("r[1]: %d, ",p[1]);
    printf("r[2]: %d, ",p[2]);
    printf("r[3]: %d, ",p[3]);
    printf("r[4]: %d, ",p[4]);
    printf("r[5]: %d, ",p[5]);
    printf("r[6]: %d, ",p[6]);
    printf("r[7]: %d \n",p[7]);                    

    return 0;
}

这是我使用这些选项编译时的输出（g ++ test1.c -o test1 -m64 -O3 -ffast-math -march = native -mavx）：

r [0]：0，r [1]：0，r [2]：4195520，r [3]：0，r [4]： - 1880829792，r [5]：32767，r [6]：0， r [7]：0

这是我用这些选项编译时的输出（g ++ test1.c -o test1 -m64 -O1 -ffast-math -march = native -mavx）：

r [0]：120，r [1]：120，r [2]：120，r [3]：120，r [4]：120，r [5]：120，r [6]：120，r [7]：120

第二个结果（-O1）是正确的，但第一个是错误的。 我不知道为什么会这样。

Answer 1

禁用严格别名会降低整个程序的性能！

Casting &r to (int*)没有定义的行为。 __m256i r是一个固有的AVX寄存器，不一定映射到内存。 通过获取指针，可以强制编译器将其写入内存，并且最终可能会将其映射到int [8]向量。

它可能适用于某些编译器，有些选项，在某些情况下也适用。 但是，您不应该在代码中使用它，因为它可能会停止工作而不会发出警告。

“定义行为”的方式是：

int[8] p;
_mm256_storeu_si128((__m256i*)p, r);
printf("r[0]: %d, ",p[0]);
printf("r[1]: %d, ",p[1]);
printf("r[2]: %d, ",p[2]);
printf("r[3]: %d, ",p[3]);
printf("r[4]: %d, ",p[4]);
printf("r[5]: %d, ",p[5]);
printf("r[6]: %d, ",p[6]);
printf("r[7]: %d \n",p[7]); 

然后你明确地将寄存器写入内存。 这将做同样的事情，但无论编译器选项如何都将始终有效。 由于禁用严格别名会降低整体代码优化，因此整个程序运行速度更快。

Answer 2

我刚看了你的评论说你已经解决了问题，但在搜索引擎上它仍然显示为“没有答案”，这对于有类似问题的人来说有点误导。 这里的原始答案实际上是错误的，但原始海报还没有改变正确的答案，所以我会更新这个。

简短的回答是，cast &r to (int*)没有定义的行为。 有关更多详细信息，请参阅galinette的答案。

定义的行为方式是将寄存器显式写入内存：

int[8] p;
_mm256_storeu_si128((__m256i*)p, r);