gcc 的自动矢量化消息是什么意思？

Question

我有一些我想快速运行的代码，所以我希望我能说服 gcc (g++) 对我的一些内部循环进行矢量化。我的编译器标志包括

-O3 -msse2 -ffast-math -ftree-vectorize -ftree-vectorizer-verbose=5

但 gcc 无法对最重要的循环进行矢量化，给我以下并非非常详细的消息：

Not vectorized: complicated access pattern.

和

Not vectorized: unsupported use in stmt.

我的问题是 (1) 这些到底是什么意思？ （在它太复杂之前它必须有多复杂？不支持使用究竟是什么？），以及（2）有什么方法可以让编译器给我一点点关于我在做什么的信息错了吗？

给出“复杂访问模式”的循环示例是

for (int s=0;s<N;++s)
    a.grid[s][0][h-1] =  D[s] * (b.grid[s][0][h-2] + b.grid[s][1][h-1] - 2*b.grid[s][0][h-1]);

其中一个给出“在 stmt 中不受支持的使用”的是

的内循环

for (int s=0;s<N;++s)
    for (int i=1;i<w-1;++i) 
        for (int j=1;j<h-1;++j) 
            a.grid[s][i][j] = D[s] * (b.grid[s][i][j-1] + b.grid[s][i][j+1] + b.grid[s][i-1][j] + b.grid[s][i+1][j] - 4*b.grid[s][i][j]);

（这是真正需要优化的。）这里，a.grid 和 b.grid 是浮点数的三维数组，D 是浮点数的一维数组，N、w 和 h 是 const ints .

Answer 1

未矢量化：复杂的访问模式。

“简单”访问模式是连续元素访问或具有某些限制的跨步元素访问（循环中访问的组的单个元素，组元素计数为 2 的幂，组大小为向量类型的倍数）。

b.grid[s][0][h-2] + b.grid[s][1][h-1] - 2*b.grid[s][0][h-1]);

既不是顺序访问也不是跨步访问

未矢量化：在 stmt 中不支持使用。

这里的“使用”是数据流意义上的，获取变量的值（寄存器，编译器临时）。在这种情况下，“支持的用途”是在循环的当前迭代中定义的变量、常量和循环不变量。

a.grid[s][i][j] = D[s] * (b.grid[s][i][j-1] + b.grid[s][i][j+1] + b.grid[s][i-1][j] + b.grid[s][i+1][j] - 4*b.grid[s][i][j]);

在这个例子中，我认为“不支持使用”是因为 b.grid[s][i][j-1] 和 b.grid[s][i][j+1] 是由循环的先前迭代分配（“定义”）的。