在Mac OS X Lion上使用OpenMP编译失败（memcpy和SSE内部函数）

Question

我偶然发现了以下问题。 以下代码段未在Mac OS X上与我尝试过的任何Xcode链接（4.4、4.5）

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <emmintrin.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  char *temp;
#pragma omp parallel
  {
    __m128d v_a, v_ar;
    memcpy(temp, argv[0], 10);
    v_ar = _mm_shuffle_pd(v_a, v_a, _MM_SHUFFLE2 (0,1));
  }
}

该代码仅作为示例提供，在运行时会出现段错误。 关键是它不能编译。 使用以下行完成编译

/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/usr/bin/gcc test.c -arch x86_64 -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX10.7.sdk -mmacosx-version-min=10.7 -fopenmp

 Undefined symbols for architecture x86_64:
"___builtin_ia32_shufpd", referenced from:
    _main.omp_fn.0 in ccJM7RAw.o
"___builtin_object_size", referenced from:
    _main.omp_fn.0 in ccJM7RAw.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
collect2: ld returned 1 exit status

当不对 gcc使用-fopenmp标志时，代码编译就很好。 现在，我四处搜寻，找到了与memcpy有关的第一个问题的解决方案，该解决方案在gcc参数列表中添加了-fno-builtin或-D_FORTIFY_SOURCE=0 。 我没有解决第二个问题（sse固有的）。

谁能帮我解决这个问题？ 问题：

• 最重要的是：如何摆脱“ ___builtin_ia32_shufpd”错误？
• memcpy问题的确切原因是什么， -D_FORTIFY_SOURCE=0标志最终会做什么？

Answer 1

这是Apple的LLVM支持的GCC（ llvm-gcc ）转换OpenMP区域并处理对其内部内置调用的方式中的错误。 可以通过检查中间树转储来诊断问题（可通过将-fdump-tree-all参数传递给gcc ）。 如果未启用OpenMP，则将生成以下最终代码表示形式（从test.c.016t.fap ）：

main (argc, argv)
{
  D.6544 = __builtin_object_size (temp, 0);
  D.6545 = __builtin_object_size (temp, 0);
  D.6547 = __builtin___memcpy_chk (temp, D.6546, 10, D.6545);
  D.6550 = __builtin_ia32_shufpd (v_a, v_a, 1);
}

这是类似于C的表示，表示在所有转换之后编译器如何内部查看代码。 然后将其变成汇编指令。 （此处仅显示引用内置代码的那些行）

启用OpenMP后，并行区域将提取到自己的函数main.omp_fn.0 ：

main.omp_fn.0 (.omp_data_i)
{
  void * (*<T4f6>) (void *, const <unnamed type> *, long unsigned int, long unsigned int) __builtin___memcpy_chk.21;
  long unsigned int (*<T4f5>) (const <unnamed type> *, int) __builtin_object_size.20;
  vector double (*<T6b5>) (vector double, vector double, int) __builtin_ia32_shufpd.23;
  long unsigned int (*<T4f5>) (const <unnamed type> *, int) __builtin_object_size.19;

  __builtin_object_size.19 = __builtin_object_size;
  D.6587 = __builtin_object_size.19 (D.6603, 0);
  __builtin_ia32_shufpd.23 = __builtin_ia32_shufpd;
  D.6593 = __builtin_ia32_shufpd.23 (v_a, v_a, 1);
  __builtin_object_size.20 = __builtin_object_size;
  D.6588 = __builtin_object_size.20 (D.6605, 0);
  __builtin___memcpy_chk.21 = __builtin___memcpy_chk;
  D.6590 = __builtin___memcpy_chk.21 (D.6609, D.6589, 10, D.6588);
}

同样，我只剩下了引用内置函数的代码。 显而易见的（但原因对我而言尚不明显）是OpenMP代码trasnformer确实坚持要通过函数指针来调用所有内置函数。 这些指针分配：

__builtin_object_size.19 = __builtin_object_size;
__builtin_ia32_shufpd.23 = __builtin_ia32_shufpd;
__builtin_object_size.20 = __builtin_object_size;
__builtin___memcpy_chk.21 = __builtin___memcpy_chk;

生成对符号的外部引用，这些符号不是真正的符号，而是经过编译器特殊处理的名称。 链接器然后尝试解析它们，但是在与该代码链接的任何目标文件中都找不到__builtin_*名称。 这在通过将-S传递给gcc可以获得的汇编代码中也可以观察到：

LBB2_1:
    movapd  -48(%rbp), %xmm0
    movl    $1, %eax
    movaps  %xmm0, -80(%rbp)
    movaps  -80(%rbp), %xmm1
    movl    %eax, %edi
    callq   ___builtin_ia32_shufpd
    movapd  %xmm0, -32(%rbp)

这基本上是一个函数调用，带有3个参数： %eax一个整数和%xmm0和%xmm1两个XMM参数，结果以%xmm0返回（根据SysV AMD64 ABI函数调用约定）。 相反，不使用-fopenmp生成的代码是内在函数的指令级扩展，因为它应该发生：

LBB1_3:
    movapd  -64(%rbp), %xmm0
    shufpd  $1, %xmm0, %xmm0
    movapd  %xmm0, -80(%rbp)

传递-D_FORTIFY_SOURCE=0时会发生的情况是memcpy未被“加强”检查版本代替，而是使用了对memcpy的常规调用。 这消除了对object_size和__memcpy_chk的引用，但无法删除对内置ia32_shufpd的调用。

这显然是编译器错误。 如果您确实真的必须使用Apple的GCC来编译代码，那么一个临时解决方案是将有问题的代码移至外部函数，因为该错误显然仅影响从parallel区域提取的代码：

void func(char *temp, char *argv0)
{
   __m128d v_a, v_ar;
   memcpy(temp, argv0, 10);
   v_ar = _mm_shuffle_pd(v_a, v_a, _MM_SHUFFLE2 (0,1));
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  char *temp;
#pragma omp parallel
  {
    func(temp, argv[0]);
  }
}

与进入和退出parallel区域的开销相比，一个额外的函数调用的开销可以忽略不计。 您可以在func内使用OpenMP编译指示-由于parallel区域的动态作用域，它们可以工作。

考虑到他们承诺用Clang代替GCC，也许苹果将来会提供固定的编译器，也许他们不会。