在 Mac OS X 上，通过引用传递向量还是通过值传递向量更有效？

Posted 2023-02-16

【中文标题】在 Mac OS X 上，通过引用传递向量还是通过值传递向量更有效？

【英文标题】：On Mac OS X, is it more efficient to pass vectors by reference or by value?

【发布时间】：2013-05-16 22:33:11

【问题描述】：

Clang 有一个 C/C++ 扩展，它允许您将向量值视为一等公民：

typedef double double4 __attribute__((ext_vector_type(4));
// easy assignment
double4 a = 1, 2, 3, 4;
double4 b = 4, 3, 2, 1;
// basic operators work component-wise
double4 c = a + b; // 5, 5, 5, 5
// you can even swizzle elements!
double4 d = a.zyxw; // 3, 2, 1, 4

我相信这些向量会利用底层平台的 SIMD 指令（英特尔 Mac 上的 SSE，ARM 上的 NEON）。但是，我不太确定 Mac OS 调用约定如何处理向量类型。

通过引用或复制传递向量会更有效吗？差异可能不会很大，但由于我会传递很多向量，我想我可能会尽快养成正确的习惯。

【问题讨论】：

SSE 寄存器是 128 位宽，但 double4 是 256 位宽。

@DietrichEpp，据我了解，AVX 带来了 256 位 ymm0-ymm15 寄存器（xmm 现在指的是低 128 位）。

AVX 默认不启用。

@DietrichEpp 由什么启用？ Mac OS X 从 10.6.8 开始支持它们。如果只是编译器切换的问题，那听起来还不错。

对。我就是这个意思。默认不启用，必须使用-mavx编译器标志。

【参考方案1】：

快速测试表明，在您的示例中，double4 参数在堆栈上传递，但在寄存器 xmm0 和 xmm1 中返回。这有点奇怪。另一方面，float4 参数在寄存器 xmm0 到 xmm7 中传递，结果在 xmm0 中返回，正如您所期望的那样。

Apple 使用System V 应用程序二进制接口。 AMD64 架构处理器补充。 适用于 Mac OS X。如果我正确解释该文档，则所有内容都应在寄存器中传递。我不确定clang在这里做什么。也许这仍在进行中，将来可能会改变？如果他们这样做了，当您尝试混合新旧行为时，它可能会破坏您的程序。

为了性能，使用 clang 传递每个值的向量不是问题。如果您的功能不是非常短，则应该没有明显的区别。如果您确实使用了非常小的函数，您应该尝试说服编译器内联它们（例如，通过声明它们 static）。

编辑：关于 AVX 扩展：如果启用它们，编译器将使用寄存器 ymm0 到 ymm7 作为参数，使用 ymm0 作为结果。在这种情况下，double4 占用单个 ymm 寄存器，而不是 xmm 寄存器对。

【讨论】：

如何在xmm0 中返回？它是必要宽度的一半。

@zneak 一个 float4 是 128 位，并且适合 xmm0。 double4 为 256 位，在寄存器对 xmm0 和 xmm1（缩写为 xmm0/1）中返回。