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likely 和 unlikely 是GCC编译器提供的一种代码优化特性这两个宏用于告诉编译器某个条件判断的结果是真还是假的可能性更大。
在编写代码时如果我们已经知道某个条件判断的结果大部分情况下都是真或者假就可以使用likely和unlikely宏来进行标记编译器会根据这个提示进行优化使得代码运行更高效。
以下是这两个宏的定义
#define likely(x) __builtin_expect((x), 1)
#define unlikely(x) __builtin_expect((x), 0)这里的__builtin_expect 是 GCC的内建函数用于提供编译器关于表达式结果的预期值。
以下是如何在代码中使用这两个宏的
if (likely(x 0)) {// 大部分情况下x都大于0
} else { // 一般情况下这里的代码不会执行
} if (unlikely(err ! 0)) {// 一般情况下err都等于0所以这里的代码很少执行
}在这两个示例中likely和unlikely宏标记了条件判断的结果预期这样编译器在生成机器代码时可以将更可能执行的代码放在内存中的靠前位置从而提高代码执行效率。
linux 内核中的 likely/unlikely
这两个宏在内核中的定义如下
# define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
# define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)可见这里使用了 gcc 的内建函数 __builtin_expect()。
__builtin_expect (long exp, long c) 函数 该函数用来引导 gcc 进行条件分支预测。在一条指令执行时由于流水线的作用CPU可以同时完成下一条指令的取指这样可以提高CPU的利用率。在执行条件分支指令时CPU也会预取下一条执行但是如果条件分支的结果为跳转到了其他指令那 CPU 预取的下一条指令就没用了这样就降低了流水线的效率。 另外跳转指令相对于顺序执行的指令会多消耗 CPU 时间如果可以尽可能不执行跳转也可以提高 CPU 性能。
使用 __builtin_expect (long exp, long c) 函数可以帮助 gcc 优化程序编译后的指令序列使汇编指令尽可能的顺序执行从而提高 CPU 预取指令的正确率和执行效率。
__builtin_expect(exp, c) 接受两个 long 型的参数用来告诉 gccexpc 的可能性比较大。 例如__builtin_expect(exp, 1) 表示程序执行过程中exp 取到 1 的可能性比较大。该函数的返回值为 exp 自身。
内核中 likely(x) 和 unlikely(x) 宏 知道 __builtin_expect() 函数的作用之后我们就知道内核中 likely(x) 和 unlikely(x) 宏的作用了通过 likely(x) 和 unlikely(x) 宏定义我们可以得出他们的作用
likely(x) 等价于 x即 if (likely(x)) 等价于 if (x)但是它告诉 gccx 取 1 的可能性比较大;unlikely(x) 等价于 x即 if (unlikely(x))等 价于 if (x)但是它告诉 gccx 取 0 的可能性比较大。
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