使用AVX指令和-O3編譯選項獲得錯誤的結果

Question

我用AVX指令編寫了非常簡單的程序，但是當我使用-O3選項編譯代碼和g ++編譯器的-O1選項時，我得到的結果不同，這是我的代碼：

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;
}

這是我使用這些選項編譯時的輸出（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

這是我用這些選項編譯時的輸出（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

第二個結果（-O1）是正確的，但第一個是錯誤的。 我不知道為什么會這樣。

Answer 1

禁用嚴格別名會降低整個程序的性能！

Casting &r to (int*)沒有定義的行為。 __m256i r是一個固有的AVX寄存器，不一定映射到內存。 通過獲取指針，可以強制編譯器將其寫入內存，並且最終可能會將其映射到int [8]向量。

它可能適用於某些編譯器，有些選項，在某些情況下也適用。 但是，您不應該在代碼中使用它，因為它可能會停止工作而不會發出警告。

“定義行為”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]); 

然后你明確地將寄存器寫入內存。 這將做同樣的事情，但無論編譯器選項如何都將始終有效。 由於禁用嚴格別名會降低整體代碼優化，因此整個程序運行速度更快。

Answer 2

我剛看了你的評論說你已經解決了問題，但在搜索引擎上它仍然顯示為“沒有答案”，這對於有類似問題的人來說有點誤導。 這里的原始答案實際上是錯誤的，但原始海報還沒有改變正確的答案，所以我會更新這個。

簡短的回答是，cast &r to (int*)沒有定義的行為。 有關更多詳細信息，請參閱galinette的答案。

定義的行為方式是將寄存器顯式寫入內存：

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