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SIMD 向量指针和相应类型之间的 Reinterpret_casting 是 C 中未定义的行为吗?

Linda Hamilton
Linda Hamilton原创
2024-12-26 13:16:09210浏览

Is Reinterpret_casting Between SIMD Vector Pointers and Corresponding Types Undefined Behavior in C  ?

硬件SIMD向量指针和对应类型之间的reinterpret_casting是未定义的行为吗?

在C语言中,使用reinterpret_cast转换浮点数指向 __m256 指针并通过不同的指针类型访问浮点对象会引发对潜在未定义行为的担忧或违反严格的别名规则。

未定义行为

根据 ISO C 标准,不同指针类型之间的reinterpret_cast 行为是实现定义的,因此不能保证可跨不同平台或编译器移植。

May-Alias属性

但是,英特尔对这些内在函数的实现通常将向量指针类型(如 __m256*)定义为具有“may-alias”属性。这意味着编译器可以假设 __m256* 可能是其他任何内容的别名,包括其他向量类型或其标量分量。

安全取消引用

As因此,通常认为直接取消引用 __m256* 是安全的,而不需要使用 _mm256_load_ps 等内部函数。这是因为编译器意识到潜在的别名,并将生成适当的指令来安全地执行操作。

严格别名违规

数组类型和直接访问向量元素会引发对违反 C 中严格别名规则的担忧。 reinterpret_casting 的行为并不 必然违反严格的别名规则。 但是,像原始类型一样访问结果结构体指针。 严格的别名规则定义直接访问联合类型对象的一部分可能会违反 const 正确性,这意味着 const 联合可能无法直接访问,并且非 const 联合可能无法转换为 const 限定的修改值时键入。在这种情况下,只有当您将reinterpret_cast 指针作为浮点指针访问并修改该值时,才会违反严格别名。 这是因为 C 中严格的别名规则禁止通过不同类型的指针访问对象,如果它可能违反对象的常量正确性。示例中的情况并非如此。

摘要

实际上,在支持 Intel 内在函数的平台上,在硬件 SIMD 向量指针和相应的浮点指针之间使用 reinterpret_cast 是常用的,并且被认为是安全的。然而,值得注意的是,并非所有平台或实现都是如此。请始终参阅您所使用的特定编译器和平台的文档,以获取有关正确使用内部函数和类型转换的指导。

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