これらは GCC のコンパイラ ヒントです。それらは、分岐が行われる可能性が高いかどうかをコンパイラに伝えるために条件で使用されます。これは、コンパイラが最も頻繁な結果に最適な方法でコードを配置するのに役立ちます。
これらは次のように使用されます:
if (likely(some_condition)) {
// the compiler will try and make the code layout optimal for the case
// where some_condition is true, i.e. where this block is run
most_likely_action();
} else {
// this block is less frequently used
corner_case();
}
細心の注意を払って使用する必要があります (つまり、実際のブランチのプロファイリング結果に基づいて)。ヒントを間違えると、パフォーマンスが低下する可能性があります (明らかに)。
GCC __builtin_expect を検索すると、コードを最適化する方法の例を簡単に見つけることができます。 .このブログ投稿 gcc の最適化:__builtin_expect たとえば、それを使用した逆アセンブリについて詳しく説明しています。
実行できる最適化の種類は、プロセッサ固有です。一般的な考え方は、多くの場合、プロセッサはコードをあちこちに分岐/ジャンプしない方が高速に実行できるということです。より線形であり、分岐がより予測可能であるほど、実行は速くなります。 (これは、たとえば深いパイプラインを持つプロセッサに特に当てはまります。)
そのため、コンパイラは、たとえばターゲット CPU が優先する場合、最も可能性の高い分岐にジャンプが含まれないようにコードを出力します。
逆コンパイルして、GCC 4.8 で何ができるか見てみましょう
予想外
#include "stdio.h"
#include "time.h"
int main() {
/* Use time to prevent it from being optimized away. */
int i = !time(NULL);
if (i)
printf("%d\n", i);
puts("a");
return 0;
}
GCC 4.8.2 x86_64 Linux でコンパイルおよび逆コンパイル:
gcc -c -O3 -std=gnu11 main.c
objdump -dr main.o
出力:
0000000000000000 <main>:
0: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp
4: 31 ff xor %edi,%edi
6: e8 00 00 00 00 callq b <main+0xb>
7: R_X86_64_PC32 time-0x4
b: 48 85 c0 test %rax,%rax
e: 75 14 jne 24 <main+0x24>
10: ba 01 00 00 00 mov $0x1,%edx
15: be 00 00 00 00 mov $0x0,%esi
16: R_X86_64_32 .rodata.str1.1
1a: bf 01 00 00 00 mov $0x1,%edi
1f: e8 00 00 00 00 callq 24 <main+0x24>
20: R_X86_64_PC32 __printf_chk-0x4
24: bf 00 00 00 00 mov $0x0,%edi
25: R_X86_64_32 .rodata.str1.1+0x4
29: e8 00 00 00 00 callq 2e <main+0x2e>
2a: R_X86_64_PC32 puts-0x4
2e: 31 c0 xor %eax,%eax
30: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp
34: c3 retq
メモリ内の命令順序は変更されていません:最初に printf そして puts そして retq 戻る。
期待して
if (i) を置き換えます と:
if (__builtin_expect(i, 0))
0000000000000000 <main>:
0: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp
4: 31 ff xor %edi,%edi
6: e8 00 00 00 00 callq b <main+0xb>
7: R_X86_64_PC32 time-0x4
b: 48 85 c0 test %rax,%rax
e: 74 11 je 21 <main+0x21>
10: bf 00 00 00 00 mov $0x0,%edi
11: R_X86_64_32 .rodata.str1.1+0x4
15: e8 00 00 00 00 callq 1a <main+0x1a>
16: R_X86_64_PC32 puts-0x4
1a: 31 c0 xor %eax,%eax
1c: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp
20: c3 retq
21: ba 01 00 00 00 mov $0x1,%edx
26: be 00 00 00 00 mov $0x0,%esi
27: R_X86_64_32 .rodata.str1.1
2b: bf 01 00 00 00 mov $0x1,%edi
30: e8 00 00 00 00 callq 35 <main+0x35>
31: R_X86_64_PC32 __printf_chk-0x4
35: eb d9 jmp 10 <main+0x10>
printf (__printf_chk にコンパイル ) は puts の後、関数の最後に移動されました 他の回答で述べられているように、分岐予測を改善するためのリターン。
したがって、基本的には次と同じです:
int i = !time(NULL);
if (i)
goto printf;
puts:
puts("a");
return 0;
printf:
printf("%d\n", i);
goto puts;
この最適化は -O0 では行われませんでした .
しかし、__builtin_expect でより高速に実行される例を書いて頑張ってください。 当時の CPU は本当にスマートです。私の単純な試みはここにあります。
C++20 [[likely]] と [[unlikely]]
C++20 はこれらの C++ ビルトインを標準化しました:https://stackoverflow.com/questions/51797959/how-to-use-c20s-likely-unlikely-attribute-in-if-else-statement駄洒落!) 同じことをしてください。