在Visual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特性感兴趣，我想在我的“项目”中使用它们，这就是我们将如何称呼它。

问题是我正在使用MicrosoftVisualStudioCommunity2017编写我的项目..。我会解释：

实际上，我试图在我的项目中实现Keyak，尤其是使用SIMD加速的Keyak实现。但是，KCP ( Keccak包)附带的代码是为GCC而设计的，而不是VS，因此，要在Visual上编译它是很困难的，而且主要是因为在Keyak实现中使用的宏中的(__m128d)和(__m128i)强制转换。GCC允许这种类型的强制转换，但是Visual不允许这样做，所以代码不能按原样工作，您必须使用_mm_castpd_si128和诸如此类的.

下面是我尝试过的:我用代码等效的代码替换了所有宏，并在GCC上使用了-E。事实上，在预处理器工作之后，我得到了代码，因此宏都是展开的，编写得很完整，然后我用它们的内在对应项替换了所有未被Visual接受的强制转换。最后，我可以在Visual上编译代码，但它仍然不能很好地运行。

以下是错误：

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，当没有编译器优化，代码运行良好，没有错误，但一旦你打开全速优化，访问违规读取弹出。更别提这段代码是在GCC身上运行的，不管优化是什么。

您可能有一些解决阅读冲突的解决方案，甚至有些解决方案，说明如何将此"GCC代码“转换为Visual可编译代码。

Answer 1

据推测，stateAsLanes是由16对齐的. _mm_load_si128((const __m128i *)&(stateAsLanes[22]));正在从一个错误对齐的地址执行128位对齐所需的负载.

你确定那是原始消息来源吗？无论如何，它需要是一个loadu，而不是load，才能告诉编译器它没有对齐。

在这段代码中，您没有使用_mm_castpd_si128，所以不清楚您更改了什么，也不清楚为什么要更改它。对于GCC/clang来说，它也被破坏了，即使在未优化的代码中也会使用movdqa。

使用MSVC，它可能会中断优化，因为MSVC将负载折叠到内存操作数中，供以后的ALU指令使用；ICC，当MSVC和ICC必须使用独立的mov负载时，它们通常使用movdqu非对齐负载。这肯定会解释您所看到的行为，尽管它会使代码在Core 2上运行得比必要的慢。