为什么矢量化对于几乎相同的代码表现不同？

Posted 2023-01-15

以下是执行相同操作的自由函数，但在第一种情况下，循环不是矢量化的，但在其他情况下它是。这是为什么？

#include <vector>

typedef std::vector<double> Vec;

void update(Vec& a, const Vec& b, double gamma) 
    const size_t K = a.size();
    for (size_t i = 0; i < K; ++i)  // not vectorized
        a[i] = b[i] * gamma - a[i];
    


void update2(Vec& a, const Vec& b, double gamma) 
    for (size_t i = 0; i < a.size(); ++i)  // vectorized
        a[i] = b[i] * gamma - a[i];
    


void update3(Vec& a, size_t K, const Vec& b, double gamma) 
    for (size_t i = 0; i < K; ++i)  // vectorized
        a[i] = b[i] * gamma - a[i];
    


int main(int argc, const char* argv[]) 
    Vec a(argc), b;
    update(a, b, 0.5);
    update2(a, b, 0.5);
    update3(a, a.size(), b, 0.5);
    return 0;

来自编译器的相关消息（VS2013）：

1>  c:\home\dima\trws\trw_s-v1.3\trws\test\vector.cpp(7) : info C5002: loop not vectorized due to reason '1200'
1>  c:\home\dima\trws\trw_s-v1.3\trws\test\vector.cpp(13) : info C5001: loop vectorized
1>  c:\home\dima\trws\trw_s-v1.3\trws\test\vector.cpp(19) : info C5001: loop vectorized

来自@tony的评论

原因1200：“循环包含阻止向量化的循环携带数据依赖性。循环的不同迭代相互干扰，因此向量化循环会产生错误的答案，并且自动向量化器无法证明自己没有这样的数据依赖性“。 source

答案

我想这是一个深层内部的编译器实现问题，比如在什么阶段自动向量化器“启动”以及当时代码的内部表示的状态是什么。当我尝试使用MSVC2017时，它的效果更符合人们的预期。它自动矢量化update()和update3()，但不是update2()，第14行给出501的原因，记录为：

归纳变量不是本地的;或上限不是循环不变的。