通过联合合法访问 __m128 变量的字节吗？

Posted 2023-02-16

【中文标题】通过联合合法访问 __m128 变量的字节吗？

【英文标题】：Is accessing bytes of a __m128 variable via union legal?

【发布时间】：2013-02-23 20:14:16

【问题描述】：

考虑这个变量声明：

union 
        struct 
            float x, y, z, padding;
         components;
        __m128 sse;
     _data;

我的想法是通过x、y、z字段分配值，执行SSE2计算并通过x、y、z读取结果。不过，我有点怀疑它是否合法。我担心的是对齐：MSDN 说__m128 变量自动对齐到 16 字节边界，我想知道我的联合是否可以打破这种行为。 这里还有其他需要考虑的陷阱吗？

【问题讨论】：

不，对齐不是问题。工会将拥有其所有成员正常工作所需的任何对齐方式。

还要注意，至少在Visual Studio上，你可以通过sse.m128_f32[0]、sse.m128_f32[1]、sse.m128_f32[2]、sse.m128_f32[3]获取__m128 sse;的组件，所以不需要这个把戏。

@R.MartinhoFernandes 和 gcc？

对于 gcc，您可以做更简单的操作：sse[0]、sse[1] 等，尽管最高 4.7 只能在 C 中使用，而您需要 g++-4.8 才能在 C++ 中获得它。使用联合，对齐和别名会很好，但代码质量会很差，最好使用((float*)&sse)[1]。

附带说明，SSE 数据类型不应该以这种方式访问​​。因此，这样做通常会导致显着的性能损失。仅在打包/解包数据并且对打包数据有很多工作要做时才这样做。

【参考方案1】：

联合的对齐应该没问题，但在 Windows 的情况下，您可能能够直接访问 32 位组件。来自xmmintrin.h (DirectXMath)：

typedef union __declspec(intrin_type) _CRT_ALIGN(16) __m128 
     float               m128_f32[4];
     unsigned __int64    m128_u64[2];
     __int8              m128_i8[16];
     __int16             m128_i16[8];
     __int32             m128_i32[4];
     __int64             m128_i64[2];
     unsigned __int8     m128_u8[16];
     unsigned __int16    m128_u16[8];
     unsigned __int32    m128_u32[4];
  __m128;

如您所见，里面有 4 个花车。如果您想成为超级偏执狂，您可能可以定义所有相同的对齐特性等，以确保不会破坏任何东西。但是，据我所知，鉴于您在回答中提到了 MSDN，您应该一切顺利。如果你知道你有 SSE 兼容的东西，联合和直接访问它都应该工作。您还可以查看 DirectXMath 标头，以了解 Windows 如何进行定义和自行处理：它们还定义了一些宏，具体取决于编译时存在的内在函数和功能。

编辑：正如 R.MartinhoFernandes 在 cmets 中所说，直接访问它可能比在联合中重新定义它更容易。

【讨论】：

我想保持我的代码跨平台，因此联合技巧。

@VioletGiraffe 那么联合应该没问题。 GCC 也应该尊重工会，也不要做任何时髦的事情，但我不是 GCC 专家，我相信一些标准律师会出现并谴责我们俩使用union。