c - AVX 加载指令在 cygwin 上失败

Question

当我在我的机器上运行代码时，程序出现段错误。

#include <immintrin.h>
#include <stdint.h>

static inline __m256i load_vector(__m256i const * addr){
    __m256i res = _mm256_load_si256(addr);
    return res;
}
void test2(){
    int32_t *src;
    src = _mm_malloc(sizeof(__m256i), 32);
    __m256i vec = load_vector((__m256i const * )src);
    _mm_free(src);
}

int main(int argc,char *argv[]){
    test2();
    return 0;
}

我尝试使用 gdb 进行调试，但在调用 _mm256_load_si256 时出现段错误。

我在 AMD 2990wx CPU 上的 cygwin gcc 上运行代码。 怎么会发生这样的事情？

Answer 1

我做了进一步的调试。 _mm_malloc不是问题，而是局部变量的对齐。

第二个vmovdqa为了将 vector 存储到调用者的指针中，RAX 不是 32 字节对齐的。 <强> vec在 test2 中似乎没有对齐。(Cygwin/mingw 通过引用返回 __m256i vector ，调用者传递一个隐藏指针，这与按值返回它的标准 Windows x64 调用约定不同)。

这是 Mysticial 在评论中链接的已知 Cygwin 错误 ( https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=54412 ):Cygwin GCC 无法安全地使用 AVX，因为它没有正确对齐 __m256i 的堆栈。存储到内存中的本地变量。 (Cygwin/MinGW gcc 将正确对齐 alignas(32) int arr[8] = {0}; ，但它们是通过对齐单独的指针而不是 RSP 或 RBP 来实现的。显然，堆栈帧操作存在一些 SEH 限制)

Clang、MSVC 和 ICC 均支持 __m256i正确地。

启用优化后，gcc 通常不会生成错误代码，但有时即使经过优化的代码也会将 32 字节 vector 存储/重新加载到堆栈中。

_ZL11load_vectorPKDv4_x:
.LFB3671:
    .file 2 "min_case.c"
    .loc 2 4 0
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .seh_pushreg    %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .seh_setframe   %rbp, 0
    .cfi_def_cfa_register 6
    subq    $16, %rsp
    .seh_stackalloc 16
    .seh_endprologue
    movq    %rcx, 16(%rbp)
    movq    %rdx, 24(%rbp)
    movq    24(%rbp), %rax
    movq    %rax, -8(%rbp)
.LBB4:
.LBB5:
    .file 3 "/usr/lib/gcc/x86_64-pc-cygwin/7.4.0/include/avxintrin.h"
    .loc 3 909 0
    movq    -8(%rbp), %rax
    vmovdqa (%rax), %ymm0
.LBE5:
.LBE4:
    .loc 2 5 0
    movq    16(%rbp), %rax
    vmovdqa %ymm0, (%rax)
    .loc 2 6 0
    movq    16(%rbp), %rax
    addq    $16, %rsp
    popq    %rbp
    .cfi_restore 6
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret

---

<强> __m256i在此测试用例中未对齐:

#include <immintrin.h>
#include <stdint.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

const char* check_alignment(const void *ptr, uintptr_t alignment){
    return (((uintptr_t)ptr) & (alignment - 1)) == 0 ? "aligned" : "NOT aligned";
}

static inline __m256i load_vector(__m256i const * addr){
    printf("addr:%s\n", check_alignment(addr, 32));
    __m256i res;
    printf("&res:%s\n", check_alignment(&res, 32));
    res = _mm256_load_si256(addr);
    return res;
}
void test2(){
    int32_t *src;
    src = (int32_t *)_mm_malloc(sizeof(__m256i), 32);
    src[0] = 0; src[0] = 1; src[2] = 2; src[3] = 3;
    src[4] = 4; src[5] = 5; src[6] = 6; src[7] = 7;
    __m256i vec = load_vector((__m256i const * )src);
    _mm_free(src);
}

int main(int argc,char *argv[]){
    test2();
    return 0;
}

// results
// addr:aligned
// &res:NOT aligned
// Segmentation fault