Likely和unlikely 分析

以前我有两个同事写过关于likely()和unlikely()两个宏函数的文档，但是我觉得每个人写的都有自己更为清晰的地方，所以，将二者组合，以及参考网上http://blog.sina.com.cn/s/blog_70dd16910100w018.html得到以下内容，谢谢你们的劳动。

第一， 分析

这两个宏函数的函数含义：

例如在Linux 2.6.38内核include/linux/compiler.h中，这两个宏的定义如下：

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

____builtin_expect是gcc编译器（版本>=2.96）提供给程序员使用，目的是使得程序员可以把分支预测的信息提供给编译器，以降低因为指令跳转带来的分支下降，它的返回值就是它的第一个参数（这个参数必须是整数）传给它的值。

所以在linux2.6.38中，____builtin_expect的返回值就是x的值，所以：

if(likely(value))  等价于 if(value)

if(unlikely(value))等价于 if(value)

这样我们在阅读代码时，就可以把if(likely(value)),if(unlikely(value))看做if(value)，便于我们阅读代码。

下面我们来分析__builtin_expect()的机制，在gcc使用手册中有下面一则例子：

if (__builtin_expect (x, 0))

            foo ();

这段程序暗示我们，既然我们期望__builtin_expect (x, 0)返回值为0，那么我们不希望调用foo()函数。

它通过改变汇编指令的执行顺序，来充分利用处理器的流水线。为了达到这样的目的，它直接执行最有可能的分支指令，而尽可能的避免执行跳转指令（jmp），因为jmp指令会刷新CPU的流水线，而影响执行时间。

我们看下面的例子：

第二. 实例分析
//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;
}
运行如下命令:
    gcc -fprofile-arcs -O2 -c test_builtin_expect.c 

    objdump -d test_builtin_expect.o

<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>//主要看这里。此处的效果是eax不为零时，不需要跳转。即x为真是不跳转。
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>//主要看这里。此处的效果是edx为零时,不需跳转。即x为假时不跳转。
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