內核中的 likely() 與 unlikely()

 在 2.6 內核中，隨處可以見到 likely() 和 unlikely() 的身影，那麼爲什麼要用它們？它們之間有什麼區別？

首先要明確：<?XML:NAMESPACE PREFIX = O />

            if(likely(value)) 等價於 if(value)

            if(unlikely(value)) 也等價於 if(value)

也就是說 likely() 和 unlikely() 從閱讀和理解代碼的角度來看，是一樣的！！！

這兩個宏在內核中定義如下：

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

__builtin_expect() 是 GCC (version >= 2.96）提供給程序員使用的，目的是將“分支轉移”的信息提供給編譯器，這樣編譯器可以對代碼進行優化，以減少指令跳轉帶來的性能下降。

__builtin_expect((x),1) 表示 x 的值爲真的可能性更大；
__builtin_expect((x),0) 表示 x 的值爲假的可能性更大。

也就是說，使用 likely() ，執行 if 後面的語句 的機會更大，使用unlikely()，執行else 後面的語句的機會更大。
例如下面這段代碼，作者就認爲 prev 不等於 next 的可能性更大，

if (likely(prev != next)) {
       next->timestamp = now;
        ...
} else {
        ...;
 }

通過這種方式，編譯器在編譯過程中，會將可能性更大的代碼緊跟着起面的代碼，從而減少指令跳轉帶來的性能上的下降。


下面以兩個例子來加深這種理解：

第一個例子： example1.c

int testfun(int x)
{
        if(__builtin_expect(x, 0)) {
                              ^^^--- We instruct the compiler, "else" block is more probable
                x = 5;
                x = x * x;
        } else {
                x = 6;
        }
        return x;
}

在這個例子中，我們認爲 x 爲0的可能性更大

編譯以後，通過 objdump 來觀察彙編指令，在我的 2.4 內核機器上，結果如下：

# gcc -O2 -c  example1.c
# objdump -d  example1.o

Disassembly of section .text:

00000000 <testfun>:
   0:   55                      push   %ebp
   1:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
   3:   8b 45 08                mov    0x8(%ebp),%eax
   6:   85 c0                   test   %eax,%eax
   8:   75 07                   jne    11 <testfun+0x11>
   a:   b8 06 00 00 00          mov    $0x6,%eax
   f:   c9                      leave
  10:   c3                      ret
  11:   b8 19 00 00 00          mov    $0x19,%eax
  16:   eb f7                   jmp    f <testfun+0xf>

可以看到，編譯器使用的是 jne （不相等跳轉）指令，並且 else block 中的代碼緊跟在後面。

 8:   75 07                   jne    11 <testfun+0x11>
 a:   b8 06 00 00 00          mov    $0x6,%eax


第二個例子： example2.c

int testfun(int x)
{
        if(__builtin_expect(x, 1)) {
                              ^^^ --- We instruct the compiler, "if" block is more probable
                x = 5;
                x = x * x;
        } else {
                x = 6;
        }
        return x;
}

在這個例子中，我們認爲 x 不爲 0 的可能性更大

編譯以後，通過 objdump 來觀察彙編指令，在我的 2.4 內核機器上，結果如下：

# gcc -O2 -c  example2.c
# objdump -d  example2.o

Disassembly of section .text:

00000000 <testfun>:
   0:   55                      push   %ebp
   1:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
   3:   8b 45 08                mov    0x8(%ebp),%eax
   6:   85 c0                   test   %eax,%eax
   8:   74 07                   je     11 <testfun+0x11>
   a:   b8 19 00 00 00          mov    $0x19,%eax
   f:   c9                      leave
  10:   c3                      ret
  11:   b8 06 00 00 00          mov    $0x6,%eax
  16:   eb f7                   jmp    f <testfun+0xf>

這次編譯器使用的是 je （相等跳轉）指令，並且 if block 中的代碼緊跟在後面。

   8:   74 07                   je     11 <testfun+0x11>
   a:   b8 19 00 00 00          mov    $0x19,%eax