[转] GCC __builtin_expect的作用

http://blog.csdn.net/shuimuniao/article/details/8017971

将流水线引入cpu，可以提高cpu的效率。更简单的说，让cpu可以预先取出下一条指令，可以提供cpu的效率。如下图所示：
+--------------------------------
|取指令 | 执行指令 | 输出结果
+--------------------------------
|             | 取指令     | 执行
+--------------------------------
可见，cpu流水钱可以减少cpu等待取指令的耗时，从而提高cpu的效率。
        如果存在跳转指令，那么预先取出的指令就无用了。cpu在执行当前指令时，从内存中取出了当前指令的下一条指令。执行完当前指令后，cpu发现不是要执行 下一条指令,而是执行offset偏移处的指令。cpu只能重新从内存中取出offset偏移处的指令。因此，跳转指令会降低流水线的效率，也就是降低 cpu的效率。
        综上，在写程序时应该尽量避免跳转语句。那么如何避免跳转语句呢？答案就是使用__builtin_expect。
        这个指令是gcc引入的，作用是"允许程序员将最有可能执行的分支告诉编译器"。这个指令的写法为：__builtin_expect(EXP, N)。意思是：EXP==N的概率很大。一般的使用方法是将__builtin_expect指令封装为LIKELY和UNLIKELY宏。这两个宏的写 法如下。
        #define LIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 1) //x很可能为真
        #define UNLIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 0) //x很可能为假

如下是一个实际的例子。

//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;
}

运行如下命令:
        gcc -fprofile-arcs -O2 -c test_builtin_expect.c
        objdump -d test_builtin_expect.o
输出的汇编码为:

<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

        可见，编译器利用程序员作出的判断，生成了高效的汇编码。即，跳转语句不生效的概率很大。

参考资料:http://hi.baidu.com/uu_dou/item/e9f6f41d570d817b7a5f25c7