Ist Reinterpret_casting zwischen SIMD-Vektorzeigern und entsprechenden Typen ein undefiniertes Verhalten in C?

Ist reinterpret_casting zwischen Hardware-SIMD-Vektorzeiger und dem entsprechenden Typ ein undefiniertes Verhalten?

In C die Verwendung von reinterpret_cast zum Konvertieren eines Floats auf einen __m256-Zeiger zu verweisen und über einen anderen Zeigertyp auf Float-Objekte zuzugreifen, wirft Bedenken hinsichtlich des Potenzials auf undefiniertes Verhalten oder Verstöße gegen strenge Aliasing-Regeln.

Undefiniertes Verhalten

Gemäß dem ISO-C-Standard ist das Verhalten von reinterpret_cast zwischen verschiedenen Zeigertypen durch die Implementierung definiert und daher Es kann nicht garantiert werden, dass es über verschiedene Plattformen oder Compiler hinweg portierbar ist.

May-Alias Attribut

Allerdings definieren Intels Implementierungen dieser intrinsischen Funktionen häufig Vektorzeigertypen wie __m256* mit einem „may-alias“-Attribut. Dies bedeutet, dass der Compiler davon ausgehen darf, dass ein __m256* möglicherweise alles andere aliasen könnte, einschließlich anderer Vektortypen oder ihrer Skalarkomponenten.

Sicher zur Dereferenzierung

As Aus diesem Grund gilt es im Allgemeinen als sicher, ein __m256* direkt zu dereferenzieren, ohne dass die Verwendung intrinsischer Funktionen wie erforderlich ist _mm256_load_ps. Dies liegt daran, dass der Compiler sich des potenziellen Aliasing bewusst ist und die entsprechenden Anweisungen generiert, um den Vorgang sicher auszuführen.

Strenge Aliasing-Verletzung

Die Verwendung von Array-Typen und Der direkte Zugriff auf Vektorelemente wirft Bedenken hinsichtlich einer Verletzung der strengen Aliasing-Regeln in C auf. Der Akt des reinterpret_casting verstößt nicht notwendigerweise gegen strenge Aliasing-Regeln. Der Zugriff auf den resultierenden Zeiger auf die Struktur erfolgt jedoch wie beim Originaltyp. Die strengen Aliasing-Regeln legen fest, dass der direkte Zugriff auf einen Teil eines Objekts des Union-Typs die konstante Korrektheit verletzen kann, was bedeutet, dass auf eine konstante Union nicht direkt zugegriffen werden darf und eine nicht konstante Union nicht in eine konstante Union umgewandelt werden darf Geben Sie ein, während Sie den Wert ändern. Das strikte Aliasing würde in diesem Zusammenhang nur dann verletzt, wenn Sie auf den reinterpret_cast-Zeiger als Gleitkommazeiger zugegriffen und den Wert geändert haben. Dies liegt daran, dass die strengen Aliasing-Regeln in C den Zugriff auf ein Objekt über einen Zeiger eines anderen Typs verbieten, wenn dadurch die konstante Korrektheit des Objekts verletzt werden könnte. Das ist im Beispiel nicht der Fall.

Zusammenfassung

In der Praxis wird die Verwendung von reinterpret_cast zwischen Hardware-SIMD-Vektorzeigern und den entsprechenden Float-Zeigern häufig verwendet und auf Plattformen, die die intrinsischen Funktionen von Intel unterstützen, als sicher akzeptiert. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dies möglicherweise nicht auf allen Plattformen oder Implementierungen der Fall ist. Informationen zur ordnungsgemäßen Verwendung intrinsischer Funktionen und Typkonvertierungen finden Sie immer in der Dokumentation des jeweiligen Compilers und der Plattform, die Sie verwenden.

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