【C】牙膏厂分支预测优化与Linux的宏if(likely(x))与if(unlikely(x))

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牙膏厂（挤牙膏的Intel）在跳转（包括jcc等条件跳转或者各种短跳转等）后，会刷新指令队列，同样ARM也会刷新它的三级流水线。这会导致CPU不得不重新把指令读取到指令队列里，再排队执行。

然而我们的条件概率并不总是平均的，有时候有的条件是被算作“意外”的，比如各种异常判断、小概率事件判断等，在这种情况下如果大概率事件成立的时候，你的CPU都不得不跳转一下的话，那就亏了。所以，Linux的likely和unlikely就是这样的一种优化的宏，让你给编译器一个提示，告诉它什么事件是“很有可能发生”的，什么是“不太可能发生”的。likely就是“有可能”而unlikely就是“不太可能”。

定义：

#define likely(x)       __builtin_expect((x),1)
#define unlikely(x)     __builtin_expect((x),0)

也就是说，它是靠__builtin_expect这个gcc钦定功能来实现的。

典型例子：if(arg == NULL)return WRONG_USAGE;这样的代码，很显然arg是参数，并且是个指针，然后WRONG_USAGE大概是一个用来表达错误的返回值，返回一个“函数使用不当”的返回值。这种设计是为了实现“鲁棒性”（“肉棒性”“罗棒性”……）也就是robust特性（刚那些玩意儿都是robust的音译），保证就算用户瞎几把调用也不会导致删库跑路的严重后果。Windows的API都具有一定程度的肉棒性。

但参数填错、错误调用的情况通常只存在于调试阶段，正常情况下发布的程序都不应该有错误参数的。在此时，这种参数判断就显得有点多余了。我们希望的是让它在这个时候尽量减少开支，也就是不要“因为参数正确了”而刷新指令队列，就好像参数正确反而算是一种惩罚一样。所以这代码要这样改：

if(unlikely(arg == NULL))return WRONG_USAGE;

因为arg不太可能是NULL，所以我们用unlikely来暗示编译器：这种情况不太可能。那么编译器就会帮你减少跳转开支，让代码顺畅运行。而这个时候，你只需要很低的成本就能维持住你的肉棒性，可以说是很赚。

这个宏只对GCC有用，对于非GCC的情况，则需要看对应编译器有没有对应功能，没有的话就只能#define likely(x) (x)了。

参考资料：
How do the likely() and unlikely() macros in the Linux kernel work and what is their benefit?
https://stackover

f

low.com/questions/

109710

/how-do-the-likely-and-unlikely-macros-in-the-linux-kernel-work-and-what-

is

-

t

Branch predictor
h

tt

ps://

en

.wikipedia.org/wiki/Branch_predictor

勇芳软件

都不知道在说什么

watermelon

看不懂，太高深了，顶起

唐凌

MSVC有个相似用途的宏叫做__assume:
https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/visualstudio/visual-studio-2010/1b3fsfxw(v%3dvs.100)

0xAA55

tangptr@126.com 发表于 2018-6-20 12:41
MSVC有个相似用途的宏叫做__assume:
https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/visualstudio/vi ...

这个__assume感觉和GCC的还有点不太一样，因为它可以用于告诉编译器，某switch语句的某条件一般跑不到。

此外，这个__assume要是没用好，貌似还会导致编译器的未定义的行为，原文：

If the compiler can reach an invalid __assume statement, the program might cause unpredictable and potentially dangerous behavior.

大概还是不能乱用。

Ayala

微软的程序员一般都是用，语句逻辑来处理这些问题。比如说是条件真跳转，

1. if (true) return;

复制代码

或者是条件假才跳转。

1. if (false) goto done;
   
2. …
   
3. done:
   
4. return;

复制代码