__m128d不是本地对齐的吗？

Question

我有以下代码：

double a[bufferSize];
double b[voiceSize][bufferSize];
double c[voiceSize][bufferSize];

...

inline void AddIntrinsics(int voiceIndex, int blockSize) {
    // assuming blockSize / 2 == 0 and voiceIndex is within the range
    int iters = blockSize / 2;
    __m128d *pA = (__m128d*)a;
    __m128d *pB = (__m128d*)b[voiceIndex];
    double *pC = c[voiceIndex];

    for (int i = 0; i < iters; i++, pA++, pB++, pC += 2) {
        _mm_store_pd(pC, _mm_add_pd(*pA, *pB));
    }   
}

但是“有时”它会引起Access内存冲突 ，我认为这是由于我的3个数组a ， b和c缺少内存对齐导致的。

但是由于我在__m128d上__m128d （使用__declspec(align(16)) ），所以当我__m128d为那些指针时，不保证对齐吗？

还是因为它会使用__m128d为“注册”，它可能mov直接在专用寄存器的未对齐的内存（因此，除外）？

如果是这样，您将如何在C ++中对齐这种东西？ std :: align ？

我使用Win x64，MSVC，以发布模式32和64位进行编译。

Answer 1

__m128d是假定（要求/保证）（对于编译器）16字节对齐^1的类型 。

将未对齐的指针__m128d*转换为__m128d*并对其取消引用是未定义的行为，这是预期的结果。 如果您的数据可能未对齐，请使用_mm_loadu_pd 。 （或最好将数据与alignas(16) double a[bufferSize]; ²对齐）。 ISO C ++ 11和更高版本具有可移植的语法，用于对齐静态和自动存储（但对于动态存储则不那么容易）。

__m128d*转换为__m128d*并取消引用它就像向编译器保证它已对齐一样。 C ++让您对编译器撒谎，从而可能导致灾难性的后果。 进行需要对齐的操作不会追溯对齐数据； 当您分别编译多个文件或通过指针进行操作时，这是没有意义的，甚至是不可能的。

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脚注1：有趣的事实：GCC对Intel内在API的实现添加了__m128d_u类型：未对齐向量，如果取消引用指针，则意味着1字节对齐。

typedef double __m128d_u 
       __attribute__ ((__vector_size__ (16), __may_alias__, __aligned__ (1)));

不要在可移植代码中使用； 我认为MSVC不支持此功能，英特尔也未定义。

脚注2：根据您的情况，您还需要将2D数组的每一行都对齐16。因此，如果bufferSize可能是奇数，则需要将数组尺寸为[voiceSize][round_up_to_next_power_of_2(bufferSize)] 。 在每行的末尾保留未使用的填充元素是一种常见的技术，例如，在用于具有潜在奇数宽度的2d图像的图形编程中。

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顺便说一句，这不是“特殊的”或特定于内在函数：将void*或char*为int* （并取消引用）仅在其充分对齐后才是安全的。 在x86-64系统V和Windows x64中， alignof(int) = 4 。

（有趣的事实：即使创建未对齐的指针也是ISO C ++中的未定义行为。但是支持Intel内在API的编译器必须支持_mm_loadu_si128( (__m128i*)char_ptr ) ，因此我们可以考虑创建未取消引用未对齐的指针作为一部分。延期。）

它通常恰好在x86上工作，因为只有16字节的加载具有需要对齐的版本。 但是例如在SPARC上，您可能会遇到相同的问题。 但是，即使在x86上，指向int或short指针未对齐也可能会遇到麻烦。 为什么对AMD64的内存进行未对齐访问有时会在AMD64上出现段错误？ 一个很好的例子：gcc的自动矢量化假定一定数量的uint16_t元素将达到16字节的对齐边界。

由于alignof(__m128d)大于大多数原始类型的对齐方式，因此更容易遇到内在函数问题。 在32位x86 C ++实现中， alignof(maxalign_t)只有8，因此malloc和new通常仅返回8字节对齐的内存。