在 Visual Studio 上使用 Keccak 代码包

Question

我下载了 Keccak 代码包（现在是 XKCP），因为我对它带来的所有功能都很感兴趣，我想在我的 "Project" 中使用它们，我们就是这样称呼它的。

问题是我正在使用 Microsoft Visual Studio Community 2017 编写我的项目...我将解释：

实际上，我正在尝试在我的项目中实施 Keyak Lake，尤其是使用 SIMD 加速的 Keyak Lake 实施。但是，KCP（Keccak 代码包）附带的代码是为 GCC 而不是 VS 设计的，因此，很难让它在 Visual Studio 上编译，主要是因为 (__m128d)和 (__m128i) 在 Keyak Lake SIMD 实现中使用的宏中强制转换。 GCC 允许这种类型的转换，但 Visual Studio 不允许，因此代码无法按原样工作，您必须使用 _mm_castpd_si128 等对其进行返工...

所以这是我尝试过的：我在 GCC 上使用 -E 将所有宏替换为它们的等效代码。事实上，我在预处理器工作后得到了代码，所以宏都被展开、完全编写，然后我用它们的固有等价物替换了所有 Visual Studio 不接受的强制转换。最后，我可以让代码在 Visual Studio 上编译，但它仍然没有运行好。

这是错误：

void KeccakP1600_Permute_12rounds(void *state)
{    
    //All the variables like Abae, Cae, Akimo etc... are ALL __m128i variables
    //state is an unsigned char[200]

    UINT64 *stateAsLanes = (UINT64*)state;
    Abae = _mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[0]));
    Aba = Abae;
    Abe = _mm_unpackhi_epi64(Abae, Abae);
    Cae = Abae;
    Abio = _mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[2]));
    Abi = Abio;
    Abo = _mm_unpackhi_epi64(Abio, Abio);
    Cio = Abio;
    Abu = _mm_loadl_epi64((const __m128i *)&(stateAsLanes[4]));
    Cua = Abu;
    Agae = _mm_loadu_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[5]));
    Aga = Agae;
    Abuga = _mm_unpacklo_epi64(Abu, Aga);
    Age = _mm_unpackhi_epi64(Agae, Agae);
    Abage = _mm_unpacklo_epi64(Aba, Age);
    Cae = _mm_xor_si128(Cae, Agae);
    Agio = _mm_loadu_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[7]));
    Agi = Agio;
    Abegi = _mm_unpacklo_epi64(Abe, Agi);
    Ago = _mm_unpackhi_epi64(Agio, Agio);
    Abigo = _mm_unpacklo_epi64(Abi, Ago);
    Cio = _mm_xor_si128(Cio, Agio);
    Agu = _mm_loadl_epi64((const __m128i *)&(stateAsLanes[9]));
    Abogu = _mm_unpacklo_epi64(Abo, Agu);
    Cua = _mm_xor_si128(Cua, Agu);
    Akae = _mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[10]));
    Aka = Akae;
    Ake = _mm_unpackhi_epi64(Akae, Akae);
    Cae = _mm_xor_si128(Cae, Akae);
    Akio = _mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[12]));
    Aki = Akio;
    Ako = _mm_unpackhi_epi64(Akio, Akio);
    Cio = _mm_xor_si128(Cio, Akio);
    Akuma = _mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[14]));
    Cua = _mm_xor_si128(Cua, Akuma);
    Ame = _mm_loadl_epi64((const __m128i *)&(stateAsLanes[16]));
    Akame = _mm_unpacklo_epi64(Aka, Ame);
    Cae = _mm_xor_si128(Cae, _mm_unpackhi_epi64(Akuma, Akame));
    Amio = _mm_loadu_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[17]));
    Ami = Amio;
    Akemi = _mm_unpacklo_epi64(Ake, Ami);
    Amo = _mm_unpackhi_epi64(Amio, Amio);
    Akimo = _mm_unpacklo_epi64(Aki, Amo);
    Cio = _mm_xor_si128(Cio, Amio);
    Amu = _mm_loadl_epi64((const __m128i *)&(stateAsLanes[19]));
    Akomu = _mm_unpacklo_epi64(Ako, Amu);
    Cua = _mm_xor_si128(Cua, Amu);
    Asase = _mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[20]));
    Cae = _mm_xor_si128(Cae, Asase);
    Asiso = _mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[22]));
    //Error here, last line. Access violation reading location.

问题是，当没有打开编译器优化时，代码运行没问题，没有错误，但是一旦打开全速优化，就会弹出访问冲突读取冲突。更不用说这段代码运行s 在 GCC 上，无论优化是什么。

您可能有一些读取违规的解决方案，甚至有一些关于如何将此 "GCC code only" 转换为 Visual Studio 可编译代码的解决方案。

Answer 1

据推测 stateAsLanes 按 16 对齐。_mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[22])); 正在从未对齐的地址执行需要对齐的 128 位加载。

您确定这是原始来源吗？无论如何，它需要是 loadu，而不是 load，以告诉编译器它没有对齐。

您没有在此代码中的任何地方使用 _mm_castpd_si128，因此不清楚您更改了什么或为什么必须更改它。 GCC/clang 也被破坏了，即使在未优化的代码中也会使用 movdqa。

对于 MSVC，它可能会因优化而中断，因为 MSVC 将负载折叠到内存操作数中以供稍后的 ALU 指令使用； IIRC，当 MSVC 和 ICC 必须使用独立 mov 负载时，它们通常使用 movdqu 未对齐负载。这肯定会解释您看到的行为，即使它会使代码运行比 Core 2 上所需的速度慢。

在 Visual Studio 上使用 Keccak 代码包

Using the Keccak Code Package on Visual Studio

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sse

visual-studio