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标题: likely() | unlikely() [打印本页]

作者: beyes 时间: 2011-2-26 23:52
标题: likely() | unlikely()
在内核代码中常见到两个宏 likely() 和 unlikly() ，它们定义在 include/linux/compiler.h 中：

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

__builtin_expect 是 gcc 的内置函数，它的原型为 long __builtin_expect (long exp, long c) ，第 1 个参数可以是个整数，也可以是个布尔型表达式，函数的返回值为 exp 。使用 __builtin_expect 可以为编译器提供跳转预测信息，关于跳转预测相关内容可参考：http://www.groad.net/bbs/read.php?tid-1455-fpage-3.html 与 http://www.groad.net/bbs/read.php?tid-1456-fpage-3.html 。

该函数的意思是，期望 " exp == c " 。因此，

__builtin_expect(!!(x), 1) 表示 !!(x) 为真的可能性很大，如果 !!(x) 确实为真，那么整个函数的返回值为真。
__builtin_expect(!!(x), 0) 表示 !!(x) 为假的可能性很大，如果 !!(x) 确实为假，那么整个函数的返回值为假。

注意，上面的可能性是程序员所“认为”的，但实际情况不一定就是真或假，然而编译器会按照你所认为的 “可能性” 去安排跳转预测。

下面通过测试程序来验证：

#include <stdio.h>

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

void test_like (int x)
{

      if (unlikely(x))
            x = x + 8;

      else
            x = x + 10;

      printf ("x = %d\n", x);
}

int main(void)
{

      test_like (10);
      return (0);
}

编译：

gcc -O2 builtin_expect.c -o builtin_expect

反汇编：

08048430 <test_like>:
8048430:    55                   push %ebp
8048431:    89 e5                mov %esp,%ebp
8048433:    83 ec 18             sub $0x18,%esp
8048436:    8b 45 08             mov 0x8(%ebp),%eax
8048439:    85 c0                test %eax,%eax
804843b:    75 17                jne 8048454 <test_like+0x24>
804843d:    b8 0a 00 00 00       mov $0xa,%eax    /* x = x + 10; */
8048442:    89 44 24 04          mov %eax,0x4(%esp)
8048446:    c7 04 24 50 85 04 08 movl $0x8048550,(%esp)
804844d:    e8 02 ff ff ff       call 8048354 <printf@plt>
8048452:    c9                   leave

8048453:    c3                   ret
8048454:    83 c0 08             add $0x8,%eax          /* x = x + 8 */
8048457:    eb e9                jmp 8048442 <test_like+0x12>
8048459:    8d b4 26 00 00 00 00 lea 0x0(%esi,%eiz,1),%esi

将上面程序中的 test_like(10) 中的 10 改为 0 再看反汇编：

08048430 <test_like>:
8048430:    55                   push %ebp
8048431:    89 e5                mov %esp,%ebp
8048433:    83 ec 18             sub $0x18,%esp
8048436:    8b 45 08             mov 0x8(%ebp),%eax
8048439:    85 c0                test %eax,%eax
804843b:    75 17                jne 8048454 <test_like+0x24>
804843d:    b8 0a 00 00 00       mov $0xa,%eax
8048442:    89 44 24 04          mov %eax,0x4(%esp)
8048446:    c7 04 24 50 85 04 08 movl $0x8048550,(%esp)
804844d:    e8 02 ff ff ff       call 8048354 <printf@plt>
8048452:    c9                   leave
8048453:    c3                   ret
8048454:    83 c0 08             add $0x8,%eax
8048457:    eb e9                jmp 8048442 <test_like+0x12>
8048459:    8d b4 26 00 00 00 00 lea 0x0(%esi,%eiz,1),%esi

从上面可以看到两个反汇编的内容一样，也就是说不管传递的参数是真或是假，程序跳转预测的安排都只是根据 __builtin_expect 来安排。
因为 unlikely() 是条件很可能为假，那么也就是要执行 x = x + 10 这条语句，所以编译器不安排跳转。从指令缓存的角度来看，跳转很可能是跳转到缓存之外的，这样会减慢程序的执行速度。

同样可以测试 likely() 的情况。

另外需要注意一点区别，unlikely() 用的是 jne 指令，而 likely() 用的是 je 指令。

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