Question

今天我偶然发现了一个奇怪的问题。考虑这个简单的程序，我尝试模仿MMX's PADDW instruction：

#include <cstdint>
#include <cstdio>

int main()
{
    uint64_t a = 0;
    uint64_t b = 0x1234123412341234;

    uint64_t c = 0;
    uint16_t *a_words = reinterpret_cast<uint16_t*>(&a);
    uint16_t *b_words = reinterpret_cast<uint16_t*>(&b);
    uint16_t *c_words = reinterpret_cast<uint16_t*>(&c);

    for (size_t i = 0; i < 4; i ++)
        c_words[i] = a_words[i] + b_words[i];

    printf("%d %d %d %d\n", a_words[0], a_words[1], a_words[2], a_words[3]);
    printf("%d %d %d %d\n", b_words[0], b_words[1], b_words[2], b_words[3]);
    printf("%d %d %d %d\n", c_words[0], c_words[1], c_words[2], c_words[3]);
    printf("%016llx\n", c);
    return 0;
}

对此进行编译并使用g++ -std=c++11 test.cpp -o test && ./test运行会产生以下结果：

0 0 0 0
4660 4660 4660 4660
4660 4660 4660 4660
1234123412341234

但是，如果我启用-O2，则会显示错误的值（-O1仍然有效）：

0 0 0 0
4660 4660 4660 4660
4660 4660 4660 4660
0000000000000000

为什么？

其他观察：

如果我展开循环，使用-O2进行编译（!!）：

#include <cstdint>
#include <cstdio>

int main()
{
    uint64_t a = 0;
    uint64_t b = 0x1234123412341234;

    uint64_t c = 0;
    uint16_t *a_words = reinterpret_cast<uint16_t*>(&a);
    uint16_t *b_words = reinterpret_cast<uint16_t*>(&b);
    uint16_t *c_words = reinterpret_cast<uint16_t*>(&c);

    c_words[0] = a_words[0] + b_words[0];
    c_words[1] = a_words[1] + b_words[1];
    c_words[2] = a_words[2] + b_words[2];
    c_words[3] = a_words[3] + b_words[3];

    printf("%d %d %d %d\n", a_words[0], a_words[1], a_words[2], a_words[3]);
    printf("%d %d %d %d\n", b_words[0], b_words[1], b_words[2], b_words[3]);
    printf("%d %d %d %d\n", c_words[0], c_words[1], c_words[2], c_words[3]);
    printf("%016llx\n", c);
    return 0;
}

如果我处理非常类似的问题但是对于32位整数而不是64位整数，它也可以工作：

#include <cstdint>
#include <cstdio>

int main()
{
    uint32_t a = 0;
    uint32_t b = 0x12121212;

    uint32_t c = 0;
    uint8_t *a_words = reinterpret_cast<uint8_t*>(&a);
    uint8_t *b_words = reinterpret_cast<uint8_t*>(&b);
    uint8_t *c_words = reinterpret_cast<uint8_t*>(&c);

    for (size_t i = 0; i < 4; i ++)
        c_words[i] = a_words[i] + b_words[i];

    printf("%d %d %d %d\n", a_words[0], a_words[1], a_words[2], a_words[3]);
    printf("%d %d %d %d\n", b_words[0], b_words[1], b_words[2], b_words[3]);
    printf("%d %d %d %d\n", c_words[0], c_words[1], c_words[2], c_words[3]);
    printf("%08x\n", c);
    return 0;
}

32位和64位计算机上都出现问题。在Cygwin上尝试g++ (GCC) 4.9.2，在GNU / Linux上尝试g++ (Debian 4.9.1-19) 4.9.1。

Answer 1

这是严格的别名违规。您将类型A的值写入存储器，该存储器存储类型B的对象.C ++标准表示您不能这样做（此规则的例外是char及其unsigned和signed变体）

这是非便携式代码，但是，如果您仍然想要合法地执行此操作，您可以采取哪些措施？

从uint64_t复制到uint16_t数组（memcpy或std::copy），修改值，然后将其复制回来。
或者使用直接转换为矢量化指令的编译器内插
或禁用严格别名。

为什么优化器会删除我的代码？

1 个答案: