bad_alloc 与 unordered_map initializer_list 和 MMX 指令，可能是堆损坏？

Question

我从下面用 gcc 编译的代码（尝试过 4.9.3、5.40 和 6.2）抛出 bad_alloc。 gdb 告诉我它发生在最后一行 initalizer_list 代表 unordered_map。如果我注释掉 mmx 指令 _m_maskmovq 就没有错误。同样，如果我注释掉 unordered_map 的初始化，这也没有错误。只有在调用 mmx 指令并使用 initializer_list 初始化 unordered_map 时，我才会得到 bad_alloc。如果我默认构造 unordered_map 并调用 map.emplace(1,1) 也没有错误。我已经运行在具有 48 个内核（英特尔至强）和 376 GB RAM 的 centos7 机器上以及 Ubuntu WSL 下的戴尔笔记本电脑（英特尔核心 i7）上获得了相同的结果。这里发生了什么？ MMX 指令是否破坏了堆？ Valgrind 似乎没有发现任何有用的东西。

编译器命令和输出：

$g++ -g -std=c++11 main.cpp
$./a.out
   terminate called after throwing an instance of 'std::bad_alloc'
   what():  std::bad_alloc
   Aborted

源代码（main.cpp）：

#include <immintrin.h>
#include <unordered_map>

int main()
{
  __m64 a_64 = _mm_set_pi8(0,0,0,0,0,0,0,0);
  __m64 b_64 = _mm_set_pi8(0,0,0,0,0,0,0,0);
  char dest[8] = {0};
  _m_maskmovq(a_64, b_64, dest);

  std::unordered_map<int, int> map{{ 1, 1}};
}

更新： _mm_empty() 解决方法确实修复了此示例。当使用一个线程执行矢量指令而另一个线程使用 unordered_map 的多线程代码时，这似乎不是一个可行的解决方案。另一个有趣的点是，如果我打开 -O3 优化，bad_alloc 就会消失。祈祷我们在生产过程中从未遇到过这个错误（畏缩）。

Answer 1

没有堆损坏。发生这种情况是因为 std::unordered_map 在内部使用 long double，用于根据初始化程序中的元素数量计算存储桶计数（请参阅 libstdc++ 源代码中的 _Prime_rehash_policy::_M_bkt_for_elements）。

在从 MMX 代码切换到 FPU 代码之前需要调用 _mm_empty。这与将 FPU 寄存器重用于 MMX 寄存器文件的历史性决定有关（与现代 CPU 中的寄存器重命名相反）。

如果添加 _mm_empty 调用，异常就会消失：

…
  _m_maskmovq(a_64, b_64, dest);
  _mm_empty();
  std::unordered_map<int, int> map{{ 1, 1}};
…

参见GCC PR 88998, as identified by cpplearner。

有ongoing work to implement the MMX intrinsics with SSE on x86-64，这将使这个问题消失，因为SSE指令不影响FPU状态，反之亦然。

bad_alloc 与 unordered_map initializer_list 和 MMX 指令，可能是堆损坏？

bad_alloc with unordered_map initializer_list and MMX instruction, possible heap corruption?

gcc

bad-alloc

initializer-list

mmx

c++11