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 */
}
or
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
在许多linux版本中，你可以在/usr/linux/中找到compiler.h，你可以简单地把它包含进来。另一种观点是，unlikely()比likely()更有用，因为
if ( likely( ... ) ) {
doSomething();
}
它也可以在许多编译器中进行优化。
顺便说一下，如果你想观察代码的详细行为，你可以简单地做如下所示:
测试 Objdump -d测试。O > obj.s
然后，打开obj。S，你可以找到答案。
其他回答
They cause the compiler to emit the appropriate branch hints where the hardware supports them. This usually just means twiddling a few bits in the instruction opcode, so code size will not change. The CPU will start fetching instructions from the predicted location, and flush the pipeline and start over if that turns out to be wrong when the branch is reached; in the case where the hint is correct, this will make the branch much faster - precisely how much faster will depend on the hardware; and how much this affects the performance of the code will depend on what proportion of the time hint is correct.
例如，在PowerPC CPU上，未提示的分支可能需要16个周期，正确提示的是8个周期，错误提示的是24个周期。在最内层循环中，良好的暗示可以产生巨大的差异。
可移植性并不是真正的问题——假设定义是在每个平台的头文件中;对于不支持静态分支提示的平台，可以简单地将“可能”和“不太可能”定义为零。
(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。
让我们反编译，看看GCC 4.8对它做了什么
没有__builtin_expect
#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;
}
使用GCC 4.8.2 x86_64 Linux编译和反编译:
gcc -c -O3 -std=gnu11 main.c
objdump -dr main.o
输出:
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
内存中的指令顺序没有改变:首先是printf，然后是put，然后是retq返回。
与__builtin_expect
现在将if (i)替换为:
if (__builtin_expect(i, 0))
我们得到:
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(编译为__printf_chk)被移动到函数的最末端，在put和return之后，以改进其他答案中提到的分支预测。
所以基本上是一样的:
int main() {
int i = !time(NULL);
if (i)
goto printf;
puts:
puts("a");
return 0;
printf:
printf("%d\n", i);
goto puts;
}
这个优化不是用-O0完成的。
但是希望你能写出一个使用__builtin_expect比不使用__builtin_expect运行得更快的例子，现在的cpu真的很聪明。我天真的尝试在这里。
c++ 20[[可能]]]和[[不可能]]
c++ 20标准化了那些c++内置:如何在if-else语句中使用c++ 20的likely/unlikely属性，它们可能(双关语!)做同样的事情。
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。
在许多linux版本中，你可以在/usr/linux/中找到compiler.h，你可以简单地把它包含进来。另一种观点是，unlikely()比likely()更有用，因为
if ( likely( ... ) ) {
doSomething();
}
它也可以在许多编译器中进行优化。
顺便说一下，如果你想观察代码的详细行为，你可以简单地做如下所示:
测试 Objdump -d测试。O > obj.s
然后，打开obj。S，你可以找到答案。
