C++ SSE：存储到数组后的未定义行为

Posted 2023-02-16

【中文标题】C++ SSE：存储到数组后的未定义行为

【英文标题】：C++ SSE: Undefined behavior after storing to an array

【发布时间】：2017-02-26 19:38:36

【问题描述】：

我正在使用 SSE 指令 _mm_loadu_si128 从 2 个未对齐的向量 vec1 和 vec2 中读取 uint64_t 整数，该指令从对齐和未对齐的内存中读取数据。然后我进行按位和运算，然后使用_mm_storeu_si128 将结果存储到未对齐的内存中。存储的目标是一个名为arr1 的数组。似乎在商店之前，我可以访问arr1，但在商店之后访问arr1 给出了未定义的行为（有时是段错误）。

#include <vector>
#include <emmintrin.h>
#include <nmmintrin.h>
#include <chrono>
#include <smmintrin.h>
#include <iostream>

int main()


        std::vector<uint64_t> vec1(200);
        std::vector<uint64_t> vec2(200,1);
        std::vector<uint64_t> *p_vec1 = &vec1;
        std::vector<uint64_t> *p_vec2 = &vec2;

        int total_bits = 0;
        int k = 0;
        for(; k < 100; k+=2)
                __m128i* ptr1 = (__m128i*) (p_vec1 + k);
                __m128i* ptr2 = (__m128i*) (p_vec2 + k);
                __m128i val1_4 = _mm_loadu_si128(ptr1);
                __m128i val2_4 = _mm_loadu_si128(ptr2);
                uint64_t arr1[2] = 0,0;
                 std::cout << "val1 " << arr1[0] << std::endl;
                _mm_storeu_si128((__m128i*) arr1, _mm_and_si128(val1_4, val2_4)); // after storing into arr1, Accessing arr1 gives undefined behavior
                std::cout << "val2 " << arr1[0] << std::endl; // This should only output 0s but instead outputs random numbers
                total_bits += __builtin_popcountll(arr1[0]);
         

_mm_storeu_si128是arr1的“改结构”吗，这就是我进店后无法访问的原因吗？

【问题讨论】：

&vec1 为您提供vector 对象本身的地址，而不是存储在向量中的对象。您可以尝试使用uint64_t* ptr = &vec1[0] 来获取存储的第一个值的地址。

uint64_t* ptr = vec1.data() 看起来更具可读性...

【参考方案1】：

std::vector<uint64_t> *p_vec1 = &vec1;
std::vector<uint64_t> *p_vec2 = &vec2;

绝对不是你想要的。这并不意味着p_vec1 指向向量中的元素，它指向向量本身。您稍后会执行 (__m128i*) (p_vec1 + k) 读取未定义行为：p_vec1 + 1 未指向向量的第二个值；它指向vec1 之后的向量（这没有任何意义）。

你可能想要一些类似的东西：

uint64_t *p_vec1 = vec1.data();
uint64_t *p_vec2 = vec2.data();

所以p_vec1 和p_vec2 指向向量的内容。