告诉C ++指针数据是16字节对齐的

Question

我用静态数组编写了一些代码，它的矢量化很好。

float data[1024] __attribute__((aligned(16)));

我想动态分配数组。 我尝试过这样的事情：

float *data = (float*) aligned_alloc(16, size*sizeof(float));

但是编译器（GCC 4.9.2）不再能够对代码进行矢量化。 我假设这是因为它不知道指针数据是16字节对齐的。 我得到的消息如下：

note: Unknown alignment for access: *_43

我尝试在使用数据之前添加此行，但它似乎没有做任何事情：

data = (float*) __builtin_assume_aligned(data, 16);

使用不同的变量和restrict没有帮助：

float* __restrict__ align_data = (float*) __builtin_assume_aligned(data,16);

例：

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

#define SIZE 1024
#define DYNAMIC 0
#define A16 __attribute__((aligned(16)))
#define DA16 (float*) aligned_alloc(16, size*sizeof(float))

class Test{
public:
    int size;
#if DYNAMIC
    float *pos;
    float *vel;
    float *alpha;
    float *k_inv;
    float *osc_sin;
    float *osc_cos;
    float *dosc1;
    float *dosc2;
#else
    float pos[SIZE] A16;
    float vel[SIZE] A16;
    float alpha[SIZE] A16;
    float k_inv[SIZE] A16;
    float osc_sin[SIZE] A16;
    float osc_cos[SIZE] A16;
    float dosc1[SIZE] A16;
    float dosc2[SIZE] A16;
#endif
    Test(int arr_size){
        size = arr_size;
#if DYNAMIC
        pos = DA16;
        vel = DA16;
        alpha = DA16;
        k_inv = DA16;
        osc_sin = DA16;
        osc_cos = DA16;
        dosc1 = DA16;
        dosc2 = DA16;
#endif
    }
    void compute(){
        for (int i=0; i<size; i++){
            float lambda = .67891*k_inv[i],
                omega = (.89 - 2*alpha[i]*lambda)*k_inv[i],
                diff2 = pos[i] - omega,
                diff1 = vel[i] - lambda + alpha[i]*diff2;
            pos[i] = osc_sin[i]*diff1 + osc_cos[i]*diff2 + lambda*.008 + omega;
            vel[i] = dosc1[i]*diff1 - dosc2[i]*diff2 + lambda;
        }
    }
};

int main(int argc, char** argv){
    Test t(SIZE);
    t.compute();
    std::cout << t.pos[10] << std::endl;
    std::cout << t.vel[10] << std::endl;
}

这是我编译的方式：

g++ -o test test.cpp -O3 -march=native -ffast-math -fopt-info-optimized

当DYNAMIC设置为0 ，它输出：

test.cpp:46:4: note: loop vectorized

但是当它设置为1它什么都不输出。

Answer 1

编译器没有对循环进行向量化，因为它无法确定动态分配的指针不会相互别名。 允许对示例代码进行矢量化的一种简单方法是传递--param vect-max-version-for-alias-checks=1000选项。 这将允许编译器发出所有必要的检查，以查看指针是否实际是别名。

允许你的示例代码被矢量化的另一个简单的解决方案是重命名main ，正如Marc Glisse在他的评论中所建议的那样。 名为main函数显然禁用了某些优化。 命名为别的，GCC 4.9.2可以追踪使用this->foo中（和其他指针成员） compute回其分配的Test()

但是，我假设您的类在名为main的函数中使用的其他内容阻止您的代码在您的实际代码中进行矢量化。 允许代码在没有别名或对齐检查的情况下进行矢量化的更通用的解决方案是使用restrict关键字和aligned属性。 像这样的东西：

typedef float __attribute__((aligned(16))) float_a16;

__attribute__((noinline))
static void _compute(float_a16 * __restrict__ pos,
         float_a16 * __restrict__ vel,
         float_a16 * __restrict__ alpha,
         float_a16 * __restrict__ k_inv,
         float_a16 * __restrict__ osc_sin,
         float_a16 * __restrict__ osc_cos,
         float_a16 * __restrict__ dosc1,
         float_a16 * __restrict__ dosc2,
         int size) {
    for (int i=0; i<size; i++){
        float lambda = .67891*k_inv[i],
            omega = (.89 - 2*alpha[i]*lambda)*k_inv[i],
            diff2 = pos[i] - omega,
            diff1 = vel[i] - lambda + alpha[i]*diff2;
        pos[i] = osc_sin[i]*diff1 + osc_cos[i]*diff2 + lambda*.008 + omega;
        vel[i] = dosc1[i]*diff1 - dosc2[i]*diff2 + lambda;
    }
}

void compute() {
    _compute(pos, vel, alpha, k_inv, osc_sin, osc_cos, dosc1, dosc2,
         size);
}

noinline属性很关键，否则内noinline导致指针失去限制和对齐。 编译器似乎忽略了除函数参数之外的上下文中的restrict关键字。