C - 如何使用 GCC SSE 向量扩展访问向量的元素

Posted 2023-02-16

【中文标题】C - 如何使用 GCC SSE 向量扩展访问向量的元素

【英文标题】：C - How to access elements of vector using GCC SSE vector extension

【发布时间】：2009-11-20 17:12:16

【问题描述】：

通常我使用以下类型处理 3D 矢量：

typedef vec3_t float[3];

使用 smth 初始化向量。喜欢：

vec3_t x_basis = 1.0, 0.0, 0.0;
vec3_t y_basis = 0.0, 1.0, 0.0;
vec3_t z_basis = 0.0, 0.0, 1.0;

并使用 smth 访问它们。喜欢：

x_basis[X] * y_basis[X] + ...

现在我需要一个使用 SSE 指令的向量算术。我有以下代码：

typedef float v4sf __attribute__ ((mode(V4SF)))
int main(void)

    v4sf   a,b,c;
    a = (v4sf)0.1f,0.2f,0.3f,0.4f;
    b = (v4sf)0.1f,0.2f,0.3f,0.4f;
    c = (v4sf)0.1f,0.2f,0.3f,0.4f;
    a = b + c;
    printf("a=%f \n", a);
    return 0;

GCC 支持这种方式。但... 首先，它给了我 0.00000 作为结果。其次，我无法访问此类向量的元素。 我的问题是：如何访问此类向量的元素？我需要smth。比如 a[0] 访问 X 元素， a[1] 访问 Y 元素等等。

PS：我使用以下代码编译此代码：

gcc -msse testgcc.c -o testgcc

【问题讨论】：

问题并不难，我不认为自己是 gcc 专家。下次使用更无害的标题时，我几乎跳过了这个问题。

【参考方案1】：

安全且推荐的访问元素的方法是使用联合，而不是指针类型双关语，这会欺骗编译器的别名检测机制，并可能导致代码不稳定。

union Vec4 
    v4sf v;
    float e[4];
;

Vec4 vec;
vec.v = (v4sf)0.1f,0.2f,0.3f,0.4f;
printf("%f %f %f %f\n", vec.e[0], vec.e[1], vec.e[2], vec.e[3]);

【讨论】：

不，elder_george 给出了一个更实际的例子——如果你在宏或内联中实现他的建议就足够安全了

我好像还不够清楚。使用指针进行类型双关是不好的，因为取消引用类型双关指针会破坏严格的别名规则。这会导致未定义的行为。通过内联或宏化并不会变得更安全。但是您可以使用编译器选项-fno-strict-aliasing，它正是为这样的损坏代码而设计的。生成的二进制文件可能会慢一些，因为您拒绝编译器进行优化。在 gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/... 的“-fstrict-aliasing”下阅读它以及为什么它不好。

是的，@drhirsh 是对的，对于@psihodelia 提供的示例，我的解决方案有效，但由于对齐损坏，在进行小的更改后它会失败。

【参考方案2】：

请注意 gcc 4.6 现在 supports 下标向量：

在 C 语言中，向量可以下标，就好像向量是具有相同元素数量和基本类型的数组一样。越界访问在运行时调用未定义的行为。可以使用 -Warray-bounds 启用向量订阅的越界访问警告。

【讨论】：

这仅适用于 C，不适用于 C++。有一个突出的错误：gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=51033

【参考方案3】：

您忘记了需要将a 重新解释为浮点数组。以下代码正常工作：

int main()
    v4sf a,b,c;
    a = (v4sf)0.1f,0.2f,0.3f,0.4f;
    b = (v4sf)0.1f,0.2f,0.3f,0.4f;
    c = (v4sf)0.1f,0.2f,0.3f,0.4f;
    a = b + c;
    float* pA = (float*) &a;
    printf("a=[%f %f %f %f]\n",pA[0], pA[1], pA[2], pA[3]);
    return 0;

P.S.：感谢这个问题，我不知道 gcc 有这样的 SSE 支持。

更新：一旦数组未对齐，此解决方案就会失败。 @drhirsh提供的解决方案没有这个问题。