將流水線引入cpu，可以提高cpu的效率。更簡單的說，讓cpu可以預先取出下一條指令，可以提供cpu的效率。如下圖所示：
+--------------------------------
|取指令 | 執行指令 | 輸出結果
+--------------------------------
| | 取指令 | 執行
+--------------------------------
可見，cpu流水錢可以減少cpu等待取指令的耗時，從而提高cpu的效率。
如果存在跳轉指令，那麼預先取出的指令就無用了。cpu在執行當前指令時，從內存中取出了當前指令的下一條指令。執行完當前指令後，cpu發現不是要執行下一條指令,而是執行offset偏移處的指令。cpu只能重新從內存中取出offset偏移處的指令。因此，跳轉指令會降低流水線的效率，也就是降低cpu的效率。
綜上，在寫程序時應該儘量避免跳轉語句。那麼如何避免跳轉語句呢？答案就是使用__builtin_expect。
這個指令是gcc引入的，作用是"允許程序員將最有可能執行的分支告訴編譯器"。這個指令的寫法爲：__builtin_expect(EXP, N)。意思是：EXP==N的概率很大。一般的使用方法是將__builtin_expect指令封裝爲LIKELY和UNLIKELY宏。這兩個宏的寫法如下。
#define LIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 1) //x很可能爲真
#define UNLIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 0) //x很可能爲假
如下是一個實際的例子。
-
//test_builtin_expect.c -
#define LIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 1) -
#define UNLIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 0) -
int test_likely(int x) -
{ -
if(LIKELY(x)) -
{ -
x = 5; -
} -
else -
{ -
x = 6; -
} -
return x; -
} -
int test_unlikely(int x) -
{ -
if(UNLIKELY(x)) -
{ -
x = 5; -
} -
else -
{ -
x = 6; -
} -
return x; -
}
運行如下命令:
gcc -fprofile-arcs -O2 -c test_builtin_expect.c
objdump -d test_builtin_expect.o
輸出的彙編碼爲:
-
<test_likely>: -
00 push %ebp -
01 mov %esp,%ebp -
03 mov 0x8(%ebp),%eax -
06 addl $0x1,0x38 -
0d adcl $0x0,0x3c -
14 test %eax,%eax -
16 jz 2d <test_likely+0x2d>//主要看這裏。此處的效果是eax不爲零時，不需要跳轉。即x爲真是不跳轉。 -
18 addl $0x1,0x40 -
1f mov $0x5,%eax -
24 adcl $0x0,0x44 -
2b pop %ebp -
2c ret -
2d addl $0x1,0x48 -
34 mov $0x6,%eax -
39 adcl $0x0,0x4c -
40 pop %ebp -
41 ret -
42 lea 0x0(%esi,%eiz,1),%esi -
49 lea 0x0(%edi,%eiz,1),%edi -
<test_unlikely>: -
50 push %ebp -
51 mov %esp,%ebp -
53 mov 0x8(%ebp),%edx -
56 addl $0x1,0x20 -
5d adcl $0x0,0x24 -
64 test %edx,%edx -
66 jne 7d <test_unlikely+0x2d>//主要看這裏。此處的效果是edx爲零時,不需跳轉。即x爲假時不跳轉。 -
68 addl $0x1,0x30 -
6f mov $0x6,%eax -
74 adcl $0x0,0x34 -
7b pop %ebp -
7c ret -
7d addl $0x1,0x28 -
84 mov $0x5,%eax -
89 adcl $0x0,0x2c -
90 pop %ebp -
91 ret -
92 lea 0x0(%esi,%eiz,1),%esi -
99 lea 0x0(%edi,%eiz,1),%edi
可見，編譯器利用程序員作出的判斷，生成了高效的彙編碼。即，跳轉語句不生效的概率很大。
參考資料:http://hi.baidu.com/uu_dou/item/e9f6f41d570d817b7a5f25c7