在 CUDA NVRTC 代码中包含 C 标准头文件

Question

我正在编写一个在运行时使用 NVRTC（CUDA 9.2 版和 NVRTC 7.5 版）编译的 CUDA 内核，它需要stdint.h头文件，以便拥有int32_t等类型。

如果我编写没有包含的内核源代码，它可以正常工作。例如内核

extern "C" __global__ void f() { ... }

编译为 PTX 代码，其中 f 定义为.visible .entry f.

但是如果内核源代码是

#include <stdint.h>
extern "C" __global__ void f() { ... }

它报告A function without execution space annotations (__host__/__device__/__global__) is considered a host function, and host functions are not allowed in JIT mode.（也没有extern "C"）。

传递-default-device使 PTX 代码.visible .func f，因此无法从主机调用该函数。

有没有办法在源代码中包含标题，并且仍然具有__global__入口功能？或者，一种知道 NVRTC 编译器使用哪种整数大小约定的方法，以便int32_t可以手动定义等类型？

编辑： 显示问题的示例程序：

#include <cstdlib>
#include <string>
#include <vector>
#include <memory>
#include <cassert>
#include <iostream>

#include <cuda.h>
#include <cuda_runtime.h>
#include <nvrtc.h>

[[noreturn]] void fail(const std::string& msg, int code) {
    std::cerr << "error: " << msg << " (" << code << ')' << std::endl;
    std::exit(EXIT_FAILURE);
}


std::unique_ptr<char[]> compile_to_ptx(const char* program_source) {
    nvrtcResult rv;

    // create nvrtc program
    nvrtcProgram prog;
    rv = nvrtcCreateProgram(
        &prog,
        program_source,
        "program.cu",
        0,
        nullptr,
        nullptr
    );
    if(rv != NVRTC_SUCCESS) fail("nvrtcCreateProgram", rv);

    // compile nvrtc program
    std::vector<const char*> options = {
        "--gpu-architecture=compute_30"
    };
    //options.push_back("-default-device");
    rv = nvrtcCompileProgram(prog, options.size(), options.data());
    if(rv != NVRTC_SUCCESS) {
        std::size_t log_size;
        rv = nvrtcGetProgramLogSize(prog, &log_size);
        if(rv != NVRTC_SUCCESS) fail("nvrtcGetProgramLogSize", rv);

        auto log = std::make_unique<char[]>(log_size);
        rv = nvrtcGetProgramLog(prog, log.get());
        if(rv != NVRTC_SUCCESS) fail("nvrtcGetProgramLog", rv);
        assert(log[log_size - 1] == '\0');

        std::cerr << "Compile error; log:\n" << log.get() << std::endl;

        fail("nvrtcCompileProgram", rv);
    }

    // get ptx code
    std::size_t ptx_size;
    rv = nvrtcGetPTXSize(prog, &ptx_size);
    if(rv != NVRTC_SUCCESS) fail("nvrtcGetPTXSize", rv);

    auto ptx = std::make_unique<char[]>(ptx_size);
    rv = nvrtcGetPTX(prog, ptx.get());
    if(rv != NVRTC_SUCCESS) fail("nvrtcGetPTX", rv);
    assert(ptx[ptx_size - 1] == '\0');

    nvrtcDestroyProgram(&prog);

    return ptx;
}

const char program_source[] = R"%%%(
//#include <stdint.h>
extern "C" __global__ void f(int* in, int* out) {
    out[threadIdx.x] = in[threadIdx.x];
}
)%%%";

int main() {
    CUresult rv;

    // initialize CUDA
    rv = cuInit(0);
    if(rv != CUDA_SUCCESS) fail("cuInit", rv);

    // compile program to ptx
    auto ptx = compile_to_ptx(program_source);
    std::cout << "PTX code:\n" << ptx.get() << std::endl;
}

当//#include <stdint.h>内核源代码被取消注释时，它不再编译。当//options.push_back("-default-device");被注释掉它编译但没有标注功能f的.entry。

CMakeLists.txt 编译它（需要 CUDA 驱动程序 API + NVRTC）

cmake_minimum_required(VERSION 3.4)
project(cudabug CXX)

find_package(CUDA REQUIRED)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED 14)

add_executable(cudabug cudabug.cc)
include_directories(SYSTEM ${CUDA_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${CUDA_LIBRARY_DIRS})
target_link_libraries(cudabug PUBLIC ${CUDA_LIBRARIES} nvrtc cuda)

Answer 1

[前言：这是一个非常hacky的答案，并且特定于GNU工具链（尽管我怀疑问题中的问题也特定于GNU工具链）]。

看来这里的问题在于 GNU 标准头features.h，它被拉入stdint.h并最终定义了许多具有默认__host__编译空间的存根函数。这会导致 nvrtc 崩溃。该-default-device选项似乎还会导致解决 glibC 编译器功能集，从而导致整个 nvrtc 编译器失败。

您可以通过为标准库预定义一个功能集（排除所有主机功能）来解决这个问题（以一种非常hacky的方式）。将 JIT 内核代码更改为

const char program_source[] = R"%%%(
#define __ASSEMBLER__
#define __extension__
#include <stdint.h>
extern "C" __global__ void f(int32_t* in, int32_t* out) {
    out[threadIdx.x] = in[threadIdx.x];
}
)%%%";

给我这个：

$ nvcc -std=c++14 -ccbin=g++-7 jit_header.cu -o jitheader -lnvrtc -lcuda
$ ./jitheader 
PTX code:
//
// Generated by NVIDIA NVVM Compiler
//
// Compiler Build ID: CL-24330188
// Cuda compilation tools, release 9.2, V9.2.148
// Based on LLVM 3.4svn
//

.version 6.2
.target sm_30
.address_size 64

    // .globl   f

.visible .entry f(
    .param .u64 f_param_0,
    .param .u64 f_param_1
)
{
    .reg .b32   %r<3>;
    .reg .b64   %rd<8>;


    ld.param.u64    %rd1, [f_param_0];
    ld.param.u64    %rd2, [f_param_1];
    cvta.to.global.u64  %rd3, %rd2;
    cvta.to.global.u64  %rd4, %rd1;
    mov.u32     %r1, %tid.x;
    mul.wide.u32    %rd5, %r1, 4;
    add.s64     %rd6, %rd4, %rd5;
    ld.global.u32   %r2, [%rd6];
    add.s64     %rd7, %rd3, %rd5;
    st.global.u32   [%rd7], %r2;
    ret;
}

重要警告：这在我尝试过的 glibC 系统上有效。它可能无法与其他工具链或 libC 实现一起使用（如果它们确实有这个问题）。