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__vectorcall

Visual Studio 2013

Específicos de Microsoft

La convención de llamada __vectorcall especifica que los argumentos de las funciones deben pasarse en registros siempre que sea posible. __vectorcall utiliza más registros para argumentos que __fastcall o el uso predeterminado de la convención de llamada x64. La convención de llamada __vectorcall solo se admite en código nativo en procesadores x86 y x64 que incluyen Extensiones SIMD de streaming 2 (SSE2) y versiones posteriores. Use __vectorcall para acelerar funciones que pasan varios argumentos de punto flotante o argumentos vectoriales SIMD y realizan operaciones que aprovechan los argumentos cargados en registros. En la lista siguiente se muestran las características comunes a las implementaciones x86 y x64 de __vectorcall. Las diferencias se explican más adelante en este artículo.

Elemento

Implementación

Convención de creación de nombres representativos de C

A los nombres de función se les añaden dos "arrobas" (@@) como sufijo, seguidas del número de bytes (en decimal), en la lista de parámetros.

Convención de traducción de mayúsculas y minúsculas

No se lleva a cabo la traducción de mayúsculas y minúsculas.

La opción del compilador /Gv hace que cada función del módulo se compile como __vectorcall a menos que la función sea una función miembro, se declare con un atributo de convención de llamada incompatible, use una lista de argumentos de variable vararg o tenga el nombre main.

Puede pasar tres tipos de argumentos por registro en las funciones __vectorcall: valores de tipo entero, valores de tipo vectorial y valores de agregado vectorial homogéneo (HVA).

Un tipo entero cumple dos requisitos: se ajusta al tamaño de registro nativo del procesador (por ejemplo, 4 bytes en un equipo x86 u 8 bytes en un equipo x64) y se puede convertir en un entero de longitud de registro y viceversa sin cambiar su representación de bits. Por ejemplo, es un tipo entero cualquier tipo que se pueda promover a int en x86 (long long en x64), por ejemplo, char o short, o que se pueda convertir a int (long long en x64) y de nuevo a su tipo original sin cambios. Los tipos enteros son puntero, referencia y struct, o tipos union de 4 bytes (8 bytes en x64) o menos. En las plataformas x64, los tipos struct y union mayores se pasan por referencia a la memoria asignada por el llamador; en las plataformas x86, se pasan por valor en la pila.

Un tipo vectorial es un tipo de punto flotante (por ejemplo, float o double) o un tipo de vector SIMD (por ejemplo, __m128 o __m256).

Un tipo HVA es un tipo compuesto de hasta cuatro miembros de datos que tienen tipos vectoriales idénticos. Un tipo HVA tiene el mismo requisito de alineación que el tipo vectorial de sus miembros. Este es un ejemplo de una definición struct HVA que contiene tres tipos de vector idénticos y tiene una alineación de 32 bytes:

typedef struct {
   __m256 x;
   __m256 y;
   __m256 z;
} hva3;    // 3 element HVA type on __m256

Declare las funciones explícitamente con la palabra clave __vectorcall en archivos de encabezado para permitir que el código compilado por separado se vincule sin errores. Las funciones deben ser prototipo para utilizar __vectorcall y no pueden utilizar una lista de argumentos de longitud variable vararg.

Una función miembro se puede declarar con el especificador __vectorcall. El registro pasa el puntero this oculto como el primer argumento de tipo entero.

En equipos ARM, el compilador acepta y omite __vectorcall.

En el caso de funciones miembro de clase no estáticas, si la función se define fuera de línea, no es necesario especificar el modificador de convención de llamada en la definición fuera de línea. Es decir, para los miembros de clase no estáticos, se supone que la convención de llamada especificada durante la declaración está en el punto de la definición. Dada esta definición de clase:

struct MyClass {
   void __vectorcall mymethod();
};

esto:

void MyClass::mymethod() { return; }

equivale a esto:

void __vectorcall MyClass::mymethod() { return; }

El modificador de convención de llamada __vectorcall debe especificarse cuando se crea un puntero a una función __vectorcall. En el ejemplo siguiente se crea un typedef para un puntero a una función __vectorcall que toma cuatro argumentos double y devuelve un valor __m256:

typedef __m256 (__vectorcall * vcfnptr)(double, double, double, double);

La convención de llamada __vectorcall en x64 amplía la convención de llamada x64 estándar para aprovechar registros adicionales. Los argumentos de tipo entero y los argumentos de tipo vectorial se asignan a registros en función de su posición en la lista de argumentos. Los argumentos de HVA se asignan a los registros vectoriales no usados.

Cuando cualquiera de los cuatro primeros argumentos, por orden, de izquierda a derecha, son argumentos de tipo entero, se pasan en el registro correspondiente a esa posición: RCX, RDX, R8 o R9. Un puntero this oculto se trata como el primer argumento de tipo entero. Cuando un argumento de HVA de uno de los cuatro primeros argumentos no se puede pasar en los registros disponibles, se pasa en su lugar una referencia a la memoria asignada por el llamador en el registro correspondiente de tipo entero. Los argumentos de tipo entero después de la cuarta posición de parámetro se pasan en la pila.

Cuando cualquiera de los seis primeros argumentos, por orden, de izquierda a derecha, son argumentos de tipo vectorial, se pasan por valor en los registros vectoriales de SSE 0 a 5, según la posición del argumento. Los tipos de punto flotante y __m128 se pasan en registros de XMM, y los tipos __m256 se pasan en registros de YMM. Esto difiere de la convención de llamada x64 estándar, porque los tipos de vector se pasan por valor, no por referencia, y se utilizan registros adicionales. El espacio de pila de sombra asignado para los argumentos de tipo vectorial se fija en 8 bytes, y la opción /homeparams no se aplica. Los argumentos de tipo vectorial en las posiciones séptima y posteriores de parámetros se pasan en la pila por referencia a la memoria asignada por el llamador.

Una vez asignados los registros para los argumentos vectoriales, los miembros de datos de los argumentos de HVA se asignan, en orden ascendente, a los registros vectoriales sin usar XMM0 a XMM5 (o YMM0 a YMM5, para los tipos __m256), siempre que haya suficientes registros disponibles para todo el HVA. Si no hay suficientes registros disponibles, el argumento de HVA se pasa por referencia a la memoria asignada por el llamador. El espacio de sombra de pila para un argumento de HVA se fija en 8 bytes con contenido sin definir. Los argumentos de HVA se asignan, por orden, de izquierda a derecha, a los registros de la lista de parámetros, y pueden estar en cualquier posición. Los argumentos de HVA de una de las cuatro primeras posiciones de argumento que no están asignadas a registros vectoriales se pasan por referencia en el registro entero que corresponde a esa posición. Los argumentos de HVA que se pasan por referencia después de la cuarta posición de parámetro se insertan en la pila.

Los resultados de las funciones __vectorcall se devuelven por valor en los registros, si es posible. Los resultados de tipo entero, incluidos structs o uniones de 8 bytes o menos, se devuelven por valor en RAX. Los resultados de tipo vectorial se devuelven por valor en XMM0 o YMM0, dependiendo del tamaño. Cada elemento de datos de los resultados de HVA se devuelve por el valor en los registros XMM0:XMM3 o YMM0:YMM3, según el tamaño del elemento. Los tipos de resultado que no se adaptan a los registros correspondientes se devuelven por referencia a la memoria asignada por el llamador.

El llamador mantiene la pila en la implementación x64 de __vectorcall. El código de prólogo y epílogo del llamador asigna y borra la pila de la función llamada. Los argumentos se insertan en la pila de derecha a izquierda y el espacio de pila de sombra se asigna para los argumentos pasados en registros.

Ejemplos:

// crt_vc64.c
// Build for amd64 with: cl /arch:AVX /W3 /FAs crt_vc64.c
// This example creates an annotated assembly listing in
// crt_vc64.asm.

#include <intrin.h>
#include <xmmintrin.h>

typedef struct {
   __m128 array[2];
} hva2;    // 2 element HVA type on __m128

typedef struct {
   __m256 array[4];
} hva4;    // 4 element HVA type on __m256

// Example 1: All vectors
// Passes a in XMM0, b in XMM1, c in YMM2, d in XMM3, e in YMM4.
// Return value in XMM0.
__m128 __vectorcall 
example1(__m128 a, __m128 b, __m256 c, __m128 d, __m256 e) {
   return d;
}

// Example 2: Mixed int, float and vector parameters
// Passes a in RCX, b in XMM1, c in R8, d in XMM3, e in YMM4, 
// f in XMM5, g pushed on stack. 
// Return value in YMM0.
__m256 __vectorcall 
example2(int a, __m128 b, int c, __m128 d, __m256 e, float f, int g) {
   return e;
}

// Example 3: Mixed int and HVA parameters
// Passes a in RCX, c in R8, d in R9, and e pushed on stack.
// Passes b by element in [XMM0:XMM1]; 
// b's stack shadow area is 8-bytes of undefined value. 
// Return value in XMM0.
__m128 __vectorcall example3(int a, hva2 b, int c, int d, int e) {
   return b.array[0];
}

// Example 4: Discontiguous HVA 
// Passes a in RCX, b in XMM1, d in XMM3, and e is pushed on stack.
// Passes c by element in [YMM0,YMM2,YMM4,YMM5], discontiguous because
// vector arguments b and d were allocated first. 
// Shadow area for c is an 8-byte undefined value.
// Return value in XMM0.
float __vectorcall example4(int a, float b, hva4 c, __m128 d, int e) {
   return b;
}

// Example 5: Multiple HVA arguments
// Passes a in RCX, c in R8, e pushed on stack.
// Passes b in [XMM0:XMM1], d in [YMM2:YMM5], each with 
// stack shadow areas of an 8-byte undefined value.
// Return value in RAX.
int __vectorcall example5(int a, hva2 b, int c, hva4 d, int e) {
   return c + e;
}

// Example 6: HVA argument passed by reference, returned by register
// Passes a in [XMM0:XMM1], b passed by reference in RDX, c in YMM2, 
// d in [XMM3:XMM4]. 
// Register space was insufficient for b, but not for d.
// Return value in [YMM0:YMM3].
hva4 __vectorcall example6(hva2 a, hva4 b, __m256 c, hva2 d) {
   return b;
}

int __cdecl main( void )
{
   hva4 h4;
   hva2 h2;
   int i;
   float f;
   __m128 a, b, d;
   __m256 c, e;

   a = b = d = _mm_set1_ps(3.0f);
   c = e = _mm256_set1_ps(5.0f);
   h2.array[0] = _mm_set1_ps(6.0f);
   h4.array[0] = _mm256_set1_ps(7.0f);

   b = example1(a, b, c, d, e);
   e = example2(1, b, 3, d, e, 6.0f, 7);
   d = example3(1, h2, 3, 4, 5);
   f = example4(1, 2.0f, h4, d, 5);
   i = example5(1, h2, 3, h4, 5);
   h4 = example6(h2, h4, c, h2);
}

La convención de llamada __vectorcall sigue la convención __fastcall para argumentos de tipo entero de 32 bits y aprovecha los registros vectoriales de SSE para los argumentos de HVA y tipo de vector.

Los dos primeros argumentos de tipo entero que se encuentran en la lista de parámetros de izquierda a derecha se colocan en ECX y EDX, respectivamente. Un puntero this oculto se trata como el primer argumento de tipo entero y se pasa en ECX. Los seis primeros argumentos de tipo de vector se pasan por valor en los registros vectoriales de SSE del 0 al 5, en los registros de XMM o YMM, dependiendo del tamaño del argumento.

Los seis primeros argumentos de tipo vectorial, por orden, de izquierda a derecha, se pasan por valor en los registros vectoriales de SSE del 0 al 5. Los tipos de punto flotante y __m128 se pasan en registros de XMM, y los tipos __m256 se pasan en registros de YMM. No se asigna ningún espacio de pila de sombra para los argumentos de tipo de vector pasados por registro. Los argumentos de tipo de vector séptimo y posteriores se pasan en la pila por referencia a la memoria asignada por el llamador. La limitación de error del compilador C2719 no se aplica a estos argumentos.

Una vez asignados los registros para los argumentos vectoriales, los miembros de datos de los argumentos de HVA se asignan, en orden ascendente, a los registros vectoriales sin usar XMM0 a XMM5 (o YMM0 a YMM5, para los tipos __m256), siempre que haya suficientes registros disponibles para todo el HVA. Si no hay suficientes registros disponibles, el argumento de HVA se pasa en la pila por referencia a la memoria asignada por el llamador. No se asigna ningún espacio de sombra de pila para un argumento de HVA. Los argumentos de HVA se asignan, por orden, de izquierda a derecha, a los registros de la lista de parámetros, y pueden estar en cualquier posición.

Los resultados de las funciones __vectorcall se devuelven por valor en los registros, si es posible. Los resultados de tipo entero, incluidos structs o uniones de 4 bytes o menos, se devuelven por valor en EAX. Los structs y uniones de tipo entero de 8 bytes o menos se devuelven por valor en EDX:EAX. Los resultados de tipo vectorial se devuelven por valor en XMM0 o YMM0, dependiendo del tamaño. Cada elemento de datos de los resultados de HVA se devuelve por el valor en los registros XMM0:XMM3 o YMM0:YMM3, según el tamaño del elemento. Otros tipos de resultado se devuelven por referencia a la memoria asignada por el llamador.

La implementación de x86 de __vectorcall sigue la convención de los argumentos insertados en la pila de derecha a izquierda por el llamador, y la función llamada borra la pila justo antes de regresar. Solo los argumentos que no se colocan en registros se insertan en la pila.

Ejemplos:

// crt_vc86.c
// Build for x86 with: cl /arch:AVX /W3 /FAs crt_vc86.c
// This example creates an annotated assembly listing in
// crt_vc86.asm.

#include <intrin.h>
#include <xmmintrin.h>

typedef struct {
   __m128 array[2];
} hva2;    // 2 element HVA type on __m128

typedef struct {
   __m256 array[4];
} hva4;    // 4 element HVA type on __m256

// Example 1: All vectors
// Passes a in XMM0, b in XMM1, c in YMM2, d in XMM3, e in YMM4.
// Return value in XMM0.
__m128 __vectorcall 
example1(__m128 a, __m128 b, __m256 c, __m128 d, __m256 e) {
   return d;
}

// Example 2: Mixed int, float and vector parameters
// Passes a in ECX, b in XMM0, c in EDX, d in XMM1, e in YMM2, 
// f in XMM3, g pushed on stack. 
// Return value in YMM0.
__m256 __vectorcall 
example2(int a, __m128 b, int c, __m128 d, __m256 e, float f, int g) {
   return e;
}

// Example 3: Mixed int and HVA parameters
// Passes a in ECX, c in EDX, d and e pushed on stack.
// Passes b by element in [XMM0:XMM1]. 
// Return value in XMM0.
__m128 __vectorcall example3(int a, hva2 b, int c, int d, int e) {
   return b.array[0];
}

// Example 4: HVA assigned after vector types
// Passes a in ECX, b in XMM0, d in XMM1, and e in EDX.
// Passes c by element in [YMM2:YMM5]. 
// Return value in XMM0.
float __vectorcall example4(int a, float b, hva4 c, __m128 d, int e) {
   return b;
}

// Example 5: Multiple HVA arguments
// Passes a in ECX, c in EDX, e pushed on stack.
// Passes b in [XMM0:XMM1], d in [YMM2:YMM5].
// Return value in EAX.
int __vectorcall example5(int a, hva2 b, int c, hva4 d, int e) {
   return c + e;
}

// Example 6: HVA argument passed by reference, returned by register
// Passes a in [XMM1:XMM2], b passed by reference in ECX, c in YMM0, 
// d in [XMM3:XMM4]. 
// Register space was insufficient for b, but not for d.
// Return value in [YMM0:YMM3].
hva4 __vectorcall example6(hva2 a, hva4 b, __m256 c, hva2 d) {
   return b;
}

int __cdecl main( void )
{
   hva4 h4;
   hva2 h2;
   int i;
   float f;
   __m128 a, b, d;
   __m256 c, e;

   a = b = d = _mm_set1_ps(3.0f);
   c = e = _mm256_set1_ps(5.0f);
   h2.array[0] = _mm_set1_ps(6.0f);
   h4.array[0] = _mm256_set1_ps(7.0f);

   b = example1(a, b, c, d, e);
   e = example2(1, b, 3, d, e, 6.0f, 7);
   d = example3(1, h2, 3, 4, 5);
   f = example4(1, 2.0f, h4, d, 5);
   i = example5(1, h2, 3, h4, 5);
   h4 = example6(h2, h4, c, h2);
}

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