opencl:C++11下使用别名(x,y,z,hi,lo...)访问vector类型(cl_int2,cl_long16...)的元素

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发布于 2019-05-25 22:36:27

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发布于 2019-05-25 22:36:27

在gcc(5.2.0)下使用C++11写opencl的主机端代码时，发现无法像内核代码一样对cl_int2这样的向量(vector)类型用pos.x,pos.y这样的别名来访问向量元素，只能用pos.s[0]这种数组访问的方式。这是为什么？

这本是个小问题，但本人是个完美主义者，总想搞个清楚，最后总算搞清楚了，于是就有了本文。

这是platform.h中cl_int2的定义，可以看出，虽然代码中有,x,y名字定义，但编译开关__CL_HAS_ANON_STRUCT__导致这部分代码是灰的/无效的

opencl内核代码中向量元素的访问

在opencl内核代码中，对于opencl中的向量类型，既可以使用s0~sF(根据向量长度不同)来访问向量中的指定元素，也可以用元素的别名来访问（x,y,z,w,hi,lo…）

比如向量数据float4 ,是由4个float组成的向量

float4 f;
float s0=f.s0; //f中第一个元素
float s0=f.x;  //与前一行等价
float2 f2=f.hi //f中前2个元素组成的float2

可以看出，使用x,y,hi,lo这样的别名，代码更加直观易懂。

opencl主机端向量类型的定义

这些向量类型在主机端都有等价的向量类型定义，区别就是类型名字加了cl_前缀，如内核代码中int2类型在主机端是cl_int2，内核代码中float4类型在主机端是cl_float4，

参见下面的cl_float4的定义：

typedef union
{
    cl_float  CL_ALIGNED(16) s[4];
#if __CL_HAS_ANON_STRUCT__
   __CL_ANON_STRUCT__ struct{ cl_float   x, y, z, w; };
   __CL_ANON_STRUCT__ struct{ cl_float   s0, s1, s2, s3; };
   __CL_ANON_STRUCT__ struct{ cl_float2  lo, hi; };
#endif
#if defined( __CL_FLOAT2__) 
    __cl_float2     v2[2];
#endif
#if defined( __CL_FLOAT4__) 
    __cl_float4     v4;
#endif
}cl_float4;
// 摘自cl_platform.h

从上面cl_float4的定义可以看出主机端的cl_float4是个联合体，默认是以数字下标访问向量元素的(s0,s1,s2,s3)。同时它也支持以别名(x,y,z,w,s0~s3)访问元素。

编译器差异

不过你也看到了这些别名都定义在匿名结构体(anonymous struct)中，而匿名结构体并不是C语言标准的一部分，是编译器自行实现的，所以__CL_HAS_ANON_STRUCT__宏开关决定编译器是否支持匿名结构体(anonymous struct)，控制着是否允许使用别名访问元素。

于是我顺藤摸瓜找到__CL_HAS_ANON_STRUCT__定义的位置，就是下面这段代码(中文部分是作者加的注释)

/* Define capabilities for anonymous struct members. */
#if defined( __GNUC__) && ! defined( __STRICT_ANSI__ )
// gcc下如果没定义__STRICT_ANSI__，则__CL_HAS_ANON_STRUCT__为1
#define  __CL_HAS_ANON_STRUCT__ 1
#define  __CL_ANON_STRUCT__ __extension__
#elif defined( _WIN32) && (_MSC_VER >= 1500)
// VS2008以后支持匿名结构体，但会有警告，所以这里会有关闭C4201警告
   /* Microsoft Developer Studio 2008 supports anonymous structs, but
    * complains by default. */
#define  __CL_HAS_ANON_STRUCT__ 1
#define  __CL_ANON_STRUCT__
   /* Disable warning C4201: nonstandard extension used : nameless
    * struct/union */
#pragma warning( push )
#pragma warning( disable : 4201 )
#else
// gcc下如果定义了__STRICT_ANSI__，则__CL_HAS_ANON_STRUCT__为0
#define  __CL_HAS_ANON_STRUCT__ 0
#define  __CL_ANON_STRUCT__
#endif
// 摘自cl_platform.h

上面这段代码控制了__CL_HAS_ANON_STRUCT__ 的定义，可以看出，在使用gcc编译时，__CL_HAS_ANON_STRUCT__是否为1,取决于是否定义了__STRICT_ANSI__。

如果定义了__STRICT_ANSI__，__CL_HAS_ANON_STRUCT__为0，否则为1。

也就是说，在gcc下编译，如果定义__STRICT_ANSI__就没办法使用别名访问向量元素。

下图就是我在Eclipse+MinGW(5.2.0)环境下打开cl_platform.h看到的__CL_HAS_ANON_STRUCT__ 的定义，说明__STRICT_ANSI__被定义了，

根本原因

那么接下来的问题就是：__STRICT_ANSI__**是个什么鬼？**

关于__STRICT_ANSI__来历，请参见我的上一篇博客《C++11:MinGW当指定-std=c++11选项时默认定义了__STRICT_ANSI__》(其实本文的答案也隐藏在这篇博客里)

从这篇博客的标题就可以得知，如果编译代码时使用了-ansi选项，编译器就会定义__STRICT_ANSI__，我找遍了整个项目代码，确信没有使用过-ansi(太高端我从来不知道这个选项)，所以并不是因为我使用了-ansi才造成这个问题，而是因为我使用了-std=c++11选项导致编译器自动定义了__STRICT_ANSI__。

解决方案

知道了问题的根本原因，解决问题的办法也就有了。

方案1：

第一个办法就是前述博客中最后提到的办法：在使用-std=c++11选项的同时，加上-U__STRICT_ANSI__选项, 用于去掉__STRICT_ANSI__定义

如果你是用cmake来编译项目代码，可以在CMakeList.txt中加入这样的代码

#判断编译器类型,如果是gcc编译器,则在编译选项中加入c++11支持,并去掉__STRICT_ANSI__定义
if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX)
    add_compile_options(-std=c++11)
    message(STATUS "optional:-std=c++11")   
    add_compile_options(-U__STRICT_ANSI__)
    message(STATUS "optional:-U__STRICT_ANSI__")    
endif(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX)

方案二

修改你的源代码，在#include <CL/cl.hpp>或#include <CL/opencl.h>语句之前使用#undef __STRICT_ANSI__删除__STRICT_ANSI__定义

#if defined( __GNUC__) && defined( __STRICT_ANSI__ )
#define __STRICT_ANSI__DEFINED__
//删除__STRICT_ANSI__定义
#undef __STRICT_ANSI__  
#endif
#include <CL/cl.hpp>
#ifdef __STRICT_ANSI__DEFINED__
#undef __STRICT_ANSI__DEFINED__
//恢复__STRICT_ANSI__定义
#define __STRICT_ANSI__
#endif

代码做上述修改后，重新rebuild index,