连载：编写高效代码(11) 尽量减少分支

最新推荐文章于 2023-10-11 11:20:08 发布

原创最新推荐文章于 2023-10-11 11:20:08 发布 · 3.4k 阅读

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本文探讨了如何通过优化if-else语句提高程序执行效率。介绍了避免使用跳转指令来保持处理器流水线的流畅运行，并展示了如何利用分支预测单元的特性来减少不必要的处理器时间浪费。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

我们在介绍处理器时，已经知道了，现在的处理器都是流水线结构，if和switch等语句会带来跳转，而跳转会打乱流水线的正常执行，影响程序的执行效率。

下面这段代码，把奇数赋一个值，把偶数赋一个值，可以用这种方式实现：

for(i=0; i<100; i++)

{

   if(i%2 == 0)

   {

       a[i] = x;

   }

   else

   {

       a[i] = y;

   }

}

如果改成如下这种形式就更好了：

for(i=0; i<100; i+=2)

{

   a[i] = x;

   a[i+1] = y;

}

将最可能进入的分支放在 if中，而不是else中

Intel处理器有分支预测单元，第一次进入一个分支时，由于没有历史信息可供参考，是否跳转取决于Static Predictor（静态预测器）的预测策略，通常Static Predictor的策略是：向下跳转预测为不跳转，向上跳转预测为跳转。根据这个特性，我们在写if else语句时，也要注意。且看下面这段代码是否合适？

int a = -5;

int b = 0;

if (a > 0)

{

   b = 1;

}

else

{

   b = 2;

}

我们来看看汇编语言：

4:        int a = -5;

00401028   mov         dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFBh

5:        int b = 0;

0040102F   mov         dword ptr [ebp-8],0

6:        if (a > 0)

00401036   cmp         dword ptr [ebp-4],0

0040103A   jle         main+35h (00401045)

7:        {

8:            b = 1;

0040103C   mov         dword ptr [ebp-8],1

9:        }

10:       else

00401043   jmp         main+3Ch (0040104c)

11:       {

12:           b = 2;

00401045   mov         dword ptr [ebp-8],2

13:       }

读者没必要管这么一大串汇编语言是什么意思，只需要知道jle是个条件跳转指令就可以了，它跳到地址00401045处，是向下跳，根据Static Predictor的策略，它被预测为不跳转，处理器会从0040103C地址处开始取下一条指令。再看看实际的执行情况，a<0，执行else这个分支，于是处理器发现取错了地址，又要从头来过，白白浪费了大量时间。可见，执行概率高的分支，应该放在if分支中。