gcc、clang 和 msvc 的 C++ 自动矢量化要求

Posted 2023-02-16

【中文标题】gcc、clang 和 msvc 的 C++ 自动矢量化要求

【英文标题】：C++ auto-vectorization requirements for gcc, clang and msvc

【发布时间】：2020-01-08 11:37:27

【问题描述】：

下列说法正确吗？

使用 GCC 和 clang，如果我使用以下代码编译，我的代码将自动矢量化：

-O2 -ftree-vectorize -march=XYZ（XYZ为目标指令集：native、SSE、AVX2等） -O3 -march=XYZ

使用 MSVC，如果我使用以下代码编译，我的代码将自动矢量化：

/O2

This video 似乎暗示我不需要使用 MSVC 指定架构。那是对的吗？编译器默认使用原生架构，如果找不到向量指令，则在运行时回退到标量操作。

【问题讨论】：

您查阅过文档吗？ “visual studio 矢量化”的第一个 Google 结果将我带到解释这一点的页面。

我投赞成票：3. 依赖编译器自动向量化我的代码是错误的

Auto-Vectorizer 生成的指令可能与 /arch 开关指定的指令不同。这些指令由运行时检查保护，以确保代码仍然正确运行。例如，当您编译 /arch:SSE2 时，可能会发出 SSE4.2 指令。运行时检查验证 SSE4.2 在目标处理器上是否可用，如果处理器不支持这些指令，则跳转到循环的非 SSE4.2 版本。 基本上，（我的理解）它会生成多个版本并在运行时决定使用哪个。

这是文档中让我感到困惑的部分。这意味着我的二进制文件非常臃肿，因为它们包含我的程序的两个或三个不同版本。这听起来让我感到惊讶，这就是我首先发布这个问题的原因。

您可以查看反汇编以确切了解它在做什么。还要记住，大多数代码实际上并不能向量化，所以不会添加太多代码。

【参考方案1】：

我不需要使用 MSVC 指定架构。对吗？

是的，这确实是正确的。使用 MSVC，默认情况下，自动矢量化器已启用并选择适当的指令集以实现最快的矢量化。此外，即使您确实指定了arch，自动矢量化器也可能生成与/arch 开关指定的指令不同的指令——如documentation 所述。例如，当你编译/arch:SSE2时，可能会发出SSE4.2指令。

另一方面，与 gcc 或 clang 相比，VS 矢量化器缺少很多功能。

使用 GCC 和 clang，如果我使用 -O2 -ftree-vectorize -march=XYZ 编译，我的代码将自动矢量化？ -O3 -march=XYZ ?

不一定，要启用浮点缩减的矢量化，您还需要使用-ffast-math 或-fassociative-math。但是，一般来说，是的，它会被启用。您可能会在documentation 中找到相同的内容，矢量化由标志 -ftree-vectorize 启用，默认情况下在 -O3 启用

PS：您可以使用https://godbolt.org 来查看这一切！