你如何矢量化一个循环？

Question

我在矢量化循环时遇到问题。我希望重写下面的代码，使其矢量化。我有 运行 完成 Banerjee 的测试，我发现所有的依赖关系都被破坏了，但我不知道从这里去哪里。 编译器是 gcc。架构为x86，数组为整数数组。

for (int i = 0; i < 100; i++) { 
     x[20 + i] = y[i] * z[i];
     p[i] = x[21 + i] + q[i];
}

Answer 1

两个一般提示：

• 将数组作为参数传递给您的函数，使用 restrict 关键字通知编译器它们不能互相使用别名（这会阻止任何矢量化）。

• 虽然循环第二行从 x 读取不依赖于第一行写入，但编译器可能不够智能，无法检测到这一点。通过交换这两行来帮助它，或者通过在写入之前将读取移动到它自己的循环。

以下版本由 gcc 10.2 使用 -O3 -march-skylake (try on Godbolt) 成功矢量化，使用 ymm 寄存器每次迭代处理 8 ints。它还完全展开循环，因为迭代计数是恒定的并且不会太大。

void foo(
            int *restrict x,
            const int *restrict y,
            const int *restrict z,
            int *restrict p,
            const int *restrict q
        ) {
    for (int i = 0; i < 100; i++) { 
        p[i] = x[21 + i] + q[i];
        x[20 + i] = y[i] * z[i];
    }
}