存储 std::assume_aligned 指针 C++ 20答案

【问题标题】：Storing an std::assume_aligned pointer C++ 20存储 std::assume_aligned 指针 C++ 20
【发布时间】：2020-11-22 22:23:17
【问题描述】：

在 C++ 20 中，我们假设对齐，这对于音频代码非常有用，其中指向对齐的浮点块的指针一直在传递。假设我们有以下跨度类型：

template<typename T>
struct Signal
{
    const T* data
    size_t size;
};

如何表明这个结构中的数据指针是由某个 constexpr 整数对齐的？在 C++ 20 中是否已经可以实现这样的功能？

constexpr int SIMDAlignment = 16;

template<typename T>
struct Signal
{
    aligned<SIMDAlignment> const T* data
    size_t size;
};

【问题讨论】：

标签： c++ traits simd c++20 memory-alignment

【解决方案1】：

似乎 assume-aligned 提示是特定指针对象的属性，不能成为指针类型的属性。但是，您可能会尝试通过（内联）getter 函数包装该指针，并使用std::assume_aligned 作为其返回值。例如，在我的实验中，当我使用这样一个函数返回的指针时，它被GCC正确地视为“对齐”（指向对齐的数据）：

double* f()
{
  static double* data =
    (double*)std::aligned_alloc(64, 1024 * sizeof(double));
  return std::assume_aligned<64>(data);
}

void g()
{
  double* a = f();
  for (int i = 0; i < 1024; i++)
    a[i] = 123.45;
}

在这种情况下，数组由vmovapd 填充，这需要对齐的内存访问。

相反，当我改变时：

return std::assume_aligned<64>(data);

到：

return data;

生成的程序集包含vmovupd，它适用于未对齐的数据。

现场演示：https://godbolt.org/z/d5aPPj — 检查两种情况下的 .L19 循环。

【讨论】：

这是有道理的，从名称来看，它只是 GNU C void *__builtin_assume_aligned(void*, size_t) 的 std 版本也就不足为奇了。 gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Other-Builtins.html（在 C 中与 foo = __builtin_assume_aligned(foo, 64); 类似，允许与 void* 进行隐式转换。）
@PeterCordes 是的；甚至相应的提案也提到了__builtin_assume_aligned 为 GCC 和 Clang 提供的可能实现：open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2018/p1007r3.pdf。
在 GNU C 中，您有时可以执行 typedef int aligned_int __attribute__((aligned(16))) 之类的操作并拥有指向该类型的指针，但这是分开的。（并且不那么容易工作，因为 sizeof(aligned_int) 也是 16，有填充）。 typedef 技巧更适合声明 under-aligned 和 may_alias 版本的类型。