Linux内核中可能/不可能的宏是如何工作的，它们有什么好处?

我一直在深入研究Linux内核的一些部分，发现了这样的调用:

if (unlikely(fd < 0))
{
    /* Do something */
}

if (likely(!err))
{
    /* Do something */
}

我找到了它们的定义:

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

我知道它们是为了优化，但它们是如何工作的呢?使用它们可以减少多少性能/大小?至少在瓶颈代码中(当然是在用户空间中)，这样做是否值得(可能还会失去可移植性)。

当前回答

它们是给编译器的提示，用于在分支上生成提示前缀。在x86/x64上，它们占用一个字节，因此每个分支最多增加一个字节。至于性能，它完全取决于应用程序——在大多数情况下，处理器上的分支预测器会忽略它们。

编辑:忘了一个他们能真正帮上忙的地方。它可以允许编译器重新排序控制流图，以减少“可能”路径的分支数量。在检查多个退出情况的循环中，这可以有显著的改进。

其他回答

这些宏向编译器提供了关于分支可能走向的提示。如果这些宏可用，它们将扩展为特定于GCC的扩展。

GCC使用这些来优化分支预测。例如，如果您有以下内容

if (unlikely(x)) {
  dosomething();
}

return x;

然后它可以重新构造这段代码，使其更像:

if (!x) {
  return x;
}

dosomething();
return x;

这样做的好处是，当处理器第一次使用分支时，会有很大的开销，因为它可能已经预先加载和执行了代码。当它决定使用分支时，它必须使其无效，并从分支目标开始。

大多数现代处理器现在都有某种分支预测，但这只在您之前已经通过了分支，并且分支仍然在分支预测缓存中时才有帮助。

在这些场景中，编译器和处理器还可以使用许多其他策略。你可以在Wikipedia上找到关于分支预测器如何工作的更多细节:http://en.wikipedia.org/wiki/Branch_predictor

(一般评论-其他答案涵盖了细节)

没有理由因为使用它们而失去可移植性。

你总是可以选择创建一个简单的无效果“内联”或宏，这将允许你在其他平台上使用其他编译器进行编译。

如果您在其他平台上，则无法获得优化的好处。

long __builtin_expect(long EXP, long C);

这个构造告诉编译器表达式EXP . xml 最有可能的值是c。返回值是EXP。 __builtin_expect用于条件句表达式。在几乎所有的情况下，它将被用于上下文的布尔表达式在这种情况下，它是很多定义两个helper宏更方便:

#define unlikely(expr) __builtin_expect(!!(expr), 0)
#define likely(expr) __builtin_expect(!!(expr), 1)

这些宏可以用于

if (likely(a > 1))

参考:https://www.akkadia.org/drepper/cpumemory.pdf

这些是GCC函数，供程序员向编译器提示给定表达式中最有可能出现的分支条件。这允许编译器构建分支指令，以便在最常见的情况下执行最少的指令。

如何构建分支指令取决于处理器架构。

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