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在Cython中使用C联合和SSE内旋导致sigsegv。

sse cython c python

Andrej Kesely · 技术社区 · 6 年前

typedef union my_mat4
{
    float Elements[4][4];
#ifdef MAT4_MATH__USE_SSE
    __m128 Rows[4];
#endif
} my_mat4;

static inline my_mat4 init_my_mat4(void)
{
    my_mat4 Result = {0};
    return (Result);
}

我将此代码用mat4.pxd包装,如下所示:

cdef extern from "mat4.h":
    ctypedef union my_mat4:
        float Elements[4][4]

    my_mat4 init_my_mat4()

cdef class MyClass:
    cdef my_mat4 m
    cdef object o

cdef class MyClass:
    def __cinit__(self):
        self.m = init_my_mat4()

my_class = MyClass()

python退出并显示消息

但是,当我禁用从C联合中,程序正常运行。即使我搬走了从我的课上,一切正常。

谢谢,

只有当模块导入并在Cython扩展模块中编译uuM128,因此:

import decimal
my_class = MyClass()

编辑2:

正如@petercordes所写,几乎可以肯定这是错位问题。解决方法是移除 __m128 load_vec() 或类似的宏 _mm_loadu_ps

编辑4:

unaligned__m128 定义为 typedef float __attribute((vector_size(16), aligned(4))) unaligned__m128;

1 回复 | 直到 6 年前

Peter Cordes 6 年前

几乎可以肯定。

__m128 movaps 加载/存储它,或将它用作其他SSE指令的内存操作数(如 addps xmm0, [mem] 16字节对齐。

float Elements[4][4] union 对象,这些对象违反了联合对其最对齐的成员进行足够对齐的要求。

gcc -O3 -march=native _ M128型 vmovaps 不 vmovups

现代硬件具有高效的未对齐负载支持,但缓存线拆分仍然不理想。指令计数也更糟,因为对于avx,编译器必须使用单独的 movups addps xmm0,[内存]

在C中,移除 ,并使用 _mm_loadu_ps() 进行未对齐的加载。

typedef struct my_mat4 { float Elements[4][4]; } my_mat4;

static inline
__m128 load_vec(const struct my_mat4 *m4, size_t idx) {
    _mm_loadu_ps(&m4->Elements[idx][0]);
}

使用GNU C:用未对齐的版本重新定义联合 `_ M128型`

让python对齐对象是最有效的方法,但如果不这样做,则只需对对象进行一次更改即可编译现有代码:

_ M128型 根据GNU C本机向量定义 in xmmintrin.h#69 .(支持GNU扩展的其他编译器是兼容的,至少clang是兼容的。)

typedef float __m128 attribute ((vector_size (16), may_alias));

标题已经定义未对齐的 __m128_u 它还使用 aligned(1) .我们可以用 aligned(4) 以确保它至少与 float 边界,以防万一。

这仅仅是因为相同向量类型的不同对齐版本是可以自由转换的,所以将其传递给intrinsics的代码编译时不会发出警告(即使在 -Wall )。

typedef float __attribute((vector_size(16), aligned(4))) unaligned__m128;
// I left out may_alias, only matters if you're using unaligned__m128* to load from non-float data.
// Probably doesn't hurt code-gen if you aren't using unaligned__m128* at all, just objects

   //#define __m128 unaligned__m128   // not needed

typedef union my_mat4 {
     float Elements[4][4];
     unaligned__m128 Rows[4];
} my_mat4;

使用这种类型的函数编译得很好( gcc8.1 on the Godbolt compiler explorer )。(你也可以写 m4->Rows[1] + m4->Rows[2] ,即使在C不是C++中,因为GNU C本地向量将C操作符映射到每个元素操作。

__m128 use_row(union my_mat4 *m4) {
    __m128 tmp = _mm_add_ps(m4->Rows[1], m4->Rows[2]);
    m4->Rows[3] = tmp;
    return tmp;
}

-O3 (不-三月),我们得到

    movups  xmm0, XMMWORD PTR [rdi+32]    # unaligned loads
    movups  xmm1, XMMWORD PTR [rdi+16]
    addps   xmm0, xmm1
    movups  XMMWORD PTR [rdi+48], xmm0    # unaligned store
    ret

-mavx -march=haswell

use_row(my_mat4*):
    vmovups xmm1, XMMWORD PTR [rdi+32]
    vaddps  xmm0, xmm1, XMMWORD PTR [rdi+16]    # unaligned memory source is ok for AVX
    vmovups XMMWORD PTR [rdi+48], xmm0
    ret

How to remove "noise" from GCC/clang assembly output? )。

MAT4_MATH__USE_SSE struct {int foo; my_mat4 m4; }; my_mat4

如果您已经解决了让Python对齐对象的问题

#include <stdalign.h>

// give the same alignment regardless of whether the macro is defined.
typedef union my_mat4
{
    alignas(16) float Elements[4][4];
#ifdef MAT4_MATH__USE_SSE
    __m128 Rows[4];
#endif
} my_mat4;

如果不希望在宏未定义时保证对齐,则不执行此操作。

在Cython中使用C联合和SSE内旋导致sigsegv。

使用GNU C:用未对齐的版本重新定义联合 _ M128型

使用GNU C:用未对齐的版本重新定义联合 `_ M128型`