C++23 experimental simd存取数值返回随机结果求助

编写了一段测试代码复现std::experimental::simd的异常问题，代码如下：

#include <experimental/simd>

namespace stdx = std::experimental;

using vfloat4 = stdx::fixed_size_simd<float, 4>;
using vint4 = stdx::fixed_size_simd<int, 4>;

inline void print_vint4(vint4 vi4)
{
    printf("%i %i %i %i\n", vi4[0], vi4[1], vi4[2], vi4[3]);
}

int main()
{
    vint4 _v = 4;
    printf(">> %i\n", _v[0]);
    printf(">> %i\n", _v[0]);
    print_vint4(_v);
    return 1;
}

运行后输出示例：

>> 1233123648
>> 1233123664
1233123568 1233123552 1233123536 1233123520

现象说明：

• 两条完全相同的printf语句输出数值不同，且每次运行结果随机变化（有时正有时负）
• 将vint4替换为vfloat4并使用%f格式符时，所有输出数值均为0

环境信息：

• 编译器：GCC 14.2.0（运行于MSYS2）
• 操作系统：Windows 10 64位
• CPU：Intel i5 12代 x86_64

原因 #

stdx::fixed_size_simd<T, N>的operator[]返回的是代理对象（而非直接的T类型值），而printf是可变参数函数，无法正确识别和处理这种代理类型，从而触发未定义行为，导致输出异常。

解决方法 #

访问simd元素时，需要显式将代理对象转换为对应的标量类型，或者将simd数据拷贝到普通数组后再输出：

方法1：显式转换为标量类型

修改代码中访问元素的部分，用static_cast转换为目标类型：

#include <experimental/simd>

namespace stdx = std::experimental;

using vfloat4 = stdx::fixed_size_simd<float, 4>;
using vint4 = stdx::fixed_size_simd<int, 4>;

inline void print_vint4(vint4 vi4)
{
    printf("%i %i %i %i\n",
           static_cast<int>(vi4[0]),
           static_cast<int>(vi4[1]),
           static_cast<int>(vi4[2]),
           static_cast<int>(vi4[3]));
}

int main()
{
    vint4 _v = 4;
    printf(">> %i\n", static_cast<int>(_v[0]));
    printf(">> %i\n", static_cast<int>(_v[0]));
    print_vint4(_v);
    
    // 测试vfloat4的情况
    vfloat4 _fv = 4.0f;
    printf(">> %f\n", static_cast<float>(_fv[0]));
    return 0;
}

方法2：拷贝到普通数组输出

利用stdx::copy_from将simd数据拷贝到普通数组，再输出数组元素：

#include <experimental/simd>
#include <cstdio>

namespace stdx = std::experimental;

using vint4 = stdx::fixed_size_simd<int, 4>;

inline void print_vint4(vint4 vi4)
{
    int arr[4];
    stdx::copy_from(vi4, arr);
    printf("%i %i %i %i\n", arr[0], arr[1], arr[2], arr[3]);
}

int main()
{
    vint4 _v = 4;
    int val;
    stdx::copy_from(_v[0], &val); // 单个元素拷贝
    printf(">> %i\n", val);
    printf(">> %i\n", val);
    print_vint4(_v);
    return 0;
}

修改后运行，即可得到正确的输出：

>> 4
>> 4
4 4 4 4

内容的提问来源于stack exchange，提问作者person the human