Arm64架构SHA512 Intrinsics用GCC编译失败问题求助

问题背景 #

基于Arm64（aarch64）架构的SHA512 Intrinsics代码（示例如下），在MacBook M1的Ubuntu 22.10虚拟机中使用GCC 12.2.0编译时，触发inlining failed in call to 'always_inline'和target specific option mismatch错误，但Clang 15.0.6可正常编译通过。

示例代码test-sha512.c：

#include <arm_neon.h>
const uint64_t data[256] = {0,};

void test()
{
    uint64x2_t a = vld1q_u64(data);
    a = vsha512h2q_u64(a, a, a);
}

GCC编译报错输出：

$ gcc -c test-sha512.c -march=armv8-a+sha3
In file included from test-sha512.c:1:
/usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/12/include/arm_neon.h: In function ‘test’:
/usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/12/include/arm_neon.h:29671:1: error: inlining failed in call to ‘always_inline’ ‘vsha512h2q_u64’: target specific option mismatch
29671 | vsha512h2q_u64 (uint64x2_t __a, uint64x2_t __b, uint64x2_t __c)
      | ^~~~~~~~~~~~~~
test-sha512.c:7:9: note: called from here
    7 |     a = vsha512h2q_u64(a, a, a);
      |         ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

问题原因 #

GCC与Clang对Arm加密扩展的启用逻辑存在差异：

• Arm架构中SHA256、SHA512属于SHA2套件，但GCC 12.x中，SHA256 Intrinsics需要同时启用sha2和crypto扩展才能被识别；
• SHA512 Intrinsics的支持在GCC 12.x中存在bug，即使指定+sha3或+sha2选项，编译器仍无法正确识别对应的指令集特性，导致内联函数匹配失败。

解决方案 #

1. SHA256 Intrinsics编译修复 #

使用以下编译命令，同时指定sha2和crypto扩展：

gcc -c test-sha256.c -march=armv8-a+sha2+crypto

2. SHA512 Intrinsics编译修复 #

有三种可行方案：

• 方案一：升级GCC版本：GCC 13及以后版本已修复该SHA512 Intrinsics的兼容性问题，升级后可直接使用-march=armv8-a+sha3编译；
• 方案二：使用隐藏编译选项：在GCC 12.x中，添加未在官方帮助文档中列出的-msha512选项强制启用SHA512指令集支持，编译命令如下：

  gcc -c test-sha512.c -march=armv8-a+sha3 -msha512
  

• 方案三：切换到Clang编译：如测试所示，Clang 15.0.6可正常识别-march=armv8-a+sha3并编译SHA512 Intrinsics代码。

已知问题确认 #

该问题是GCC 12.x针对Arm64平台SHA512 Intrinsics的已知bug，官方已在后续版本中完成修复。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Thierry Lelegard