分支预测

  1. 宏定义解释
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    #define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
    #define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)
  • likely(x):
    这个宏用于表示某个条件 x 是“可能为真”的。它的作用是告诉编译器，x 很可能为真（即返回值为 1）。
    __builtin_expect(!!(x), 1) 的作用是将 x 的值转换为布尔值（0 或 1），并告诉编译器这个值很可能是 1。
  • unlikely(x):
    这个宏用于表示某个条件 x 是“可能为假”的。它的作用是告诉编译器，x 很可能为假（即返回值为 0）。
    __builtin_expect(!!(x), 0) 的作用是将 x 的值转换为布尔值，并告诉编译器这个值很可能是 0。
  1. 使用场景
    这些宏通常用于条件语句中，以优化分支预测。例如：
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if (likely(condition)) {
    // 处理条件为真的情况
} else {
    // 处理条件为假的情况
}

在这个例子中，使用 likely 可以帮助编译器优化代码生成，使得在条件为真的情况下，相关的代码路径更快。

  1. 优化原理
    分支预测：现代 CPU 通常具有分支预测机制，能够根据历史执行路径预测条件语句的结果。通过使用 likely 和 unlikely，开发者可以显式地告诉编译器和 CPU 哪个分支更可能被执行，从而提高预测的准确性。
    性能提升：在性能敏感的代码中，减少错误的分支预测可以显著提高执行效率，尤其是在循环和频繁调用的函数中。

  2. 注意事项
    可读性：虽然使用这些宏可以提高性能，但过度使用可能会影响代码的可读性。应在性能关键的部分使用，而不是在所有条件判断中使用。
    编译器支持：__builtin_expect 是 GCC 和 Clang 的扩展，其他编译器可能不支持此功能。在使用时需要确保代码的可移植性。
    总结
    likely 和 unlikely 宏通过利用 __builtin_expect 提供了对条件分支的预测信息，帮助编译器生成更高效的代码。它们在性能敏感的应用中非常有用，尤其是在需要优化分支预测的场景中