Question

在回答另一个问题时，我对此感到好奇。我很清楚

if( __builtin_expect( !!a, 0 ) ) {
    // not likely
} else {
    // quite likely
}

通过做一些暗示处理器/更改汇编代码顺序/某种魔术的东西，可以更快地（通常）使“非常可能”分支更快。（如果有人能澄清那种也很棒的魔法）。

但这是否适用于a）内联ifs，b）变量和c）除0和1以外的值？即将

__builtin_expect( !!a, 0 ) ? /* unlikely */ : /* likely */;

或

int x = __builtin_expect( t / 10, 7 );
if( x == 7 ) {
    // likely
} else {
    // unlikely
}

或

if( __builtin_expect( a, 3 ) ) {
    // likely
    // uh-oh, what happens if a is 2?
} else {
    // unlikely
}

有什么影响吗？所有这些都取决于目标架构吗？

Answer 1

您是否阅读过GCC文档？

内置函数：long __builtin_expect（long exp，long c）

您可以使用__builtin_expect为编译器提供分支   预测信息。一般来说，您应该更喜欢使用实际   正如程序员所做的那样（-fprofile-arcs）的配置文件反馈   众所周知，在预测他们的计划实际执行情况方面表现不佳。   但是，有些应用程序很难收集这些数据。

返回值是exp的值，它应该是一个整数   表达。内置的语义是预期的   exp == c。例如：
if (__builtin_expect (x, 0))
    foo ();
表示我们不希望调用foo，因为我们期望x为零。由于您仅限于exp的整数表达式，因此应使用
等结构
if (__builtin_expect (ptr != NULL, 1))
    foo (*ptr);
测试指针或浮点值时。

要解释一下...... __builtin_expect对于传达您认为该程序可能采用的分支特别有用。您询问编译器如何使用该洞察力 - 好吧，请考虑以下代码：

if (x == 0)
    return 10 * y;
else
    return 39;

在机器代码中，通常可以要求CPU“转到”另一行（这需要时间，并且取决于CPU可能会阻止其他执行优化 - 例如，在机器代码级别之下 - 请参阅分支标题在http://en.wikipedia.org/wiki/Instruction_pipeline）之下，或者调用其他一些代码，但实际上并没有if / else概念，其中真假代码都是相等的......你必须分开去寻找其中一个或另一个的代码。完成的方式基本上是伪代码：

test whether x is 0
if it was goto else_return_39
return 10 * y
else_return_39:
return 39

鉴于大多数CPU在goto下降到else_return_39:标签后速度慢于直到return 10 * y，因此“真正”分支的代码将比假枝。当然，机器代码可以测试x是否不 0，首先放置“假”代码（return 39），从而扭转性能特征。

这就是__builtin_expect所控制的 - 你可以告诉编译器将真分支或假分支放在需要较少分支的位置，从而获得微小的性能提升。

但这是否适用于a）内联ifs，b）变量和c）除0和1以外的值？

a）周围函数是否内联并不会改变出现if语句的分支需求（除非优化器看到if语句测试的条件总是{{1或true只有一个分支永远不会运行）。因此，它同样适用于内联代码。

[您的评论显示您对条件表达式感兴趣 - false - 我不确定 - 在Can I use GCC's __builtin_expect() with ternary operator in C处对该问题提出的争议答案可能会以某种方式证明其具有洞察力，或者进一步探索的基础]

b）变量 - 你假设：

a ? b : c

这不起作用 - 编译器没有义务将这些期望与变量联系起来，并在下次看到int x = __builtin_expect( t / 10, 7 ); if( x == 7 ) {时记住它们。您可以使用if来验证这一点（就像我对gcc 3.4.4所做的那样）来生成汇编语言输出：无论期望值如何，程序集都不会改变。

c）0和1以外的值

它适用于整数（gcc -S）值，所以是的。上面引用的文档的最后一段解决了这个问题，特别是：

你应该使用诸如
之类的结构
long
测试指针或浮点值时。

为什么呢？好吧，如果指针类型大于if (__builtin_expect (ptr != NULL, 1)) foo (*ptr);，那么调用long将有效地切断一些不太重要的位，并且无法将其余部分合并到测试中。同样，浮点值可能大于long，转换不会产生您期望的结果。通过使用布尔表达式，例如__builtin_conversion(long, long)（给定ptr != NULL转换为1L而true转换为0），您肯定会得到预期的结果。

Answer 2

但这是否适用于a）内联ifs，b）变量和c）除0和1以外的值？

它适用于用于确定分支的表达式上下文。

所以，a）是的。 b）否.c）是。

所有这些都取决于目标架构吗？

是的！

它利用使用instruction pipelining的架构，允许CPU在当前指令完成之前开始处理即将发出的指令。

（如果有人能澄清那种也很棒的魔法）。

（“分支预测”使这种描述复杂化，所以我有意省略它）

任何类似于if语句的代码都意味着表达式可能导致CPU跳转到程序中的其他位置。这些跳转使CPU的指令管道中的内容无效。

__builtin_expect允许（不保证）gcc尝试汇编代码，因此可能场景的跳转次数少于备用场景。

GCC __builtin_expect走了多远？

2 个答案: