问如何解决二维数组中具有内存输出操作数的SIMD内联asm的lvalue问题？
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Stack Overflow用户

提问于 2021-11-18 10:50:35

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我正在尝试编写一个函数，它将使用ymm寄存器填充浮点矩阵中的零。

不久之后，我编写了这个函数：

void fillMatrixByZeros(float matrix[N][N]){
    for (int k = 0; k < N; k += 8){
        for (int i = 0; i < N; ++i){
            asm volatile (
                "vxorps %%ymm0, %%ymm0, %%ymm0;"
                "vmovups %%ymm0, (%0)"
                : "=m"(matrix[i] + k)
                : 
                : "%ymm0", "memory"
            );
        }
    }
}

我试着编译我的全部代码，并得到了以下错误：

prog.cpp: In function ‘void fillMatrixByZeros(float (*)[16])’:
prog.cpp:35:8: error: lvalue required in asm statement
   35 |       );
      |        ^
prog.cpp:35:8: error: invalid lvalue in asm output 0

我得出了一个结论：matrix[i]+k是一个rvalue或类似的值，所以不能在那里使用它。

在谷歌搜索之后，我想出了两个解决方案：

First

void fillMatrixByZeros(float matrix[N][N]){
    for (int k = 0; k < N; k += 8){
        for (int i = 0; i < N; ++i){
            asm volatile (
                "vxorps %%ymm0, %%ymm0, %%ymm0;"
                "vmovups %%ymm0, (%0)"
                : 
                : "r"(matrix[i] + k)
                : "%ymm0", "memory"
            );
        }
    }
}

第二

void fillMatrixByZeros(float matrix[N][N]){
    long long int matrixPointer;
    for (int k = 0; k < N; k += 8){
        for (int i = 0; i < N; ++i){
            asm volatile (
                "vxorps %%ymm0, %%ymm0, %%ymm0;"
                "vmovups %%ymm0, (%0)"
                : "=r"(matrixPointer)
                : "0"(matrix[i] + k)
                : "%ymm0", "memory"
            );
        }
    }
}

这些功能正常工作。我想知道为什么。

为什么在第一个函数中没有任何值问题？第二个函数是怎么回事？

c++

assembly

inline-assembly

avx

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回答 1

Stack Overflow用户

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发布于 2021-11-18 12:35:47

您不能分配给matrix[i] + k，所以它不是一个lvalue。m约束需要内存中的对象，而不是其地址。因此，要解决这个问题，请提供要分配给的对象，而不是它的地址：

void fillMatrixByZeros(float matrix[N][N]){
    for (int k = 0; k < N; k += 8){
        for (int i = 0; i < N; ++i){
            asm volatile (
                "vxorps %%ymm0, %%ymm0, %%ymm0;"
                "vmovups %%ymm0, %0"
                : "=m"(matrix[i][k])
                : 
                : "%ymm0", "memory"
            );
        }
    }
}

这是在内联程序集语句中访问内存中的对象的正确方法。

使用带有操作数地址的r约束的解决方案，然后也执行显式取消引用工作。但它们可能效率较低，因为它们阻止编译器使用其他寻址模式，如SIB寻址模式。相反，它必须首先在登记簿上显示地址。

你的最后一个例子有点傻。它使用耦合的asm操作数在传递给内联程序集语句之前本质上执行matrixPointer = matrix[i] + k。这是一种非常迂回的方法，根本不需要。

尽管如此，为了进一步提高效率，您应该将ymm0的清除从循环中提升。也许是这样的？

#include <immintrin.h>

#define N 1000

void fillMatrixByZeros(float matrix[N][N]){
    for (int k = 0; k < N; k += 8){
        for (int i = 0; i < N; ++i){
            asm volatile (
                "vmovups %1, %0"
                : "=m"(matrix[i][k])
                : "x"(_mm256_setzero_ps())
                : "memory"
            );
        }
    }
}