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))
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))
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