可能(x) 和 __builtin_expect((x),1)

我知道内核使用likely and unlikely宏惊人。宏的文档位于内置函数：long __builtin_expect(long exp, long c)。但他们并没有真正讨论细节。

编译器到底是如何处理的likely(x) and __builtin_expect((x),1)?

它是由代码生成器还是优化器处理的？

它取决于优化级别吗？

生成的代码的示例是什么？

我刚刚在 gcc 上测试了一个简单的例子。

对于 x86，这似乎由优化器处理并取决于优化级别。尽管我猜这里的正确答案是“这取决于编译器”。

生成的代码取决于 CPU。一些CPU（我立即想到sparc64，但我确信还有其他CPU）在条件分支指令上有标志，告诉CPU如何预测它，因此编译器根据构建生成“预测真/预测假”指令在编译器的规则和代码的提示中（例如__builtin_expect).

英特尔在这里记录了他们的行为：https://software.intel.com/en-us/articles/branch-and-loop-reorganization-to-prevent-mispredicts。简而言之，Intel CPU 上的行为是，如果 CPU 之前没有有关分支的信息，它将预测不太可能采用前向分支，而可能采用后向分支（考虑循环与错误处理）。

这是一些示例代码：

int bar(int);
int
foo(int x)
{
    if (__builtin_expect(x>10, PREDICTION))
        return bar(10);
    return 42;
}

编译（我使用 omit-frame-pointer 使输出更具可读性，但我仍然在下面清理它）：

$ cc -S -fomit-frame-pointer -O0 -DPREDICTION=0 -o 00.s foo.c
$ cc -S -fomit-frame-pointer -O0 -DPREDICTION=1 -o 01.s foo.c
$ cc -S -fomit-frame-pointer -O2 -DPREDICTION=0 -o 20.s foo.c
$ cc -S -fomit-frame-pointer -O2 -DPREDICTION=1 -o 21.s foo.c

00.s 和 01.s 之间没有区别，因此这表明这取决于优化（至少对于 gcc 而言）。

这是（清理后的）生成的 20.s 代码：

foo:
    cmpl    $10, %edi
    jg  .L2
    movl    $42, %eax
    ret
.L2:
    movl    $10, %edi
    jmp bar

这是 21.s：

foo:
    cmpl    $10, %edi
    jle .L6
    movl    $10, %edi
    jmp bar
.L6:
    movl    $42, %eax
    ret

正如预期的那样，编译器重新排列了代码，以便我们不希望采用的分支在前向分支中完成。