C++ likely与unlikely

Posted on | 浏览 次
Words count in article: 1.1k | Reading time ≈ 6

最近发现C++ 20标准也已经出了，发现里面正式新增了likely与unlikely关键字，其用途主要是在分支预测时，用于告诉编译器哪个分支更容易被执行，哪个不容易执行，方便编译器做优化，同时提高CPU分支预测的准确率。关键字的宏定义如下：

1
2
#define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1) 
#define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)

本次主要探究下使用了likely与unlikely的优化程序与普通程序的区别，本次使用个简单的例子

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
#include <iostream>

using namespace std;

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

void func1() {
    cout << "x >= 1" << endl;
}

void func2() {
    cout << "x < 1" << endl;
}


int main() {
    int x = 10;
    if (unlikely(x >= 1)) {
        func1();
    }
    else {
        func2();
    }
    return 0;
}

在linux环境下，可以使用objdump -d反汇编相应的可执行文件，此实查看代码段中main函数汇编。对于函数符号可以使用c++filt funcName查看相应的函数名

1
2
$ c++filt _Z5func1v
func1()

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
00000000000008ba <_Z5func1v>:
 8ba:	55                   	push   %rbp
 8bb:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 8be:	48 8d 35 70 01 00 00 	lea    0x170(%rip),%rsi        # a35 <_ZStL19piecewise_construct+0x1>
 8c5:	48 8d 3d 54 07 20 00 	lea    0x200754(%rip),%rdi        # 201020 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4>
 8cc:	e8 9f fe ff ff       	callq  770 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc@plt>
 8d1:	48 89 c2             	mov    %rax,%rdx
 8d4:	48 8b 05 f5 06 20 00 	mov    0x2006f5(%rip),%rax        # 200fd0 <_ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_@GLIBCXX_3.4>
 8db:	48 89 c6             	mov    %rax,%rsi
 8de:	48 89 d7             	mov    %rdx,%rdi
 8e1:	e8 9a fe ff ff       	callq  780 <_ZNSolsEPFRSoS_E@plt>
 8e6:	90                   	nop
 8e7:	5d                   	pop    %rbp
 8e8:	c3                   	retq   

00000000000008e9 <_Z5func2v>:
 8e9:	55                   	push   %rbp
 8ea:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 8ed:	48 8d 35 48 01 00 00 	lea    0x148(%rip),%rsi        # a3c <_ZStL19piecewise_construct+0x8>
 8f4:	48 8d 3d 25 07 20 00 	lea    0x200725(%rip),%rdi        # 201020 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4>
 8fb:	e8 70 fe ff ff       	callq  770 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc@plt>
 900:	48 89 c2             	mov    %rax,%rdx
 903:	48 8b 05 c6 06 20 00 	mov    0x2006c6(%rip),%rax        # 200fd0 <_ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_@GLIBCXX_3.4>
 90a:	48 89 c6             	mov    %rax,%rsi
 90d:	48 89 d7             	mov    %rdx,%rdi
 910:	e8 6b fe ff ff       	callq  780 <_ZNSolsEPFRSoS_E@plt>
 915:	90                   	nop
 916:	5d                   	pop    %rbp
 917:	c3                   	retq   

0000000000000918 <main>:
 918:	55                   	push   %rbp
 919:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 91c:	48 83 ec 10          	sub    $0x10,%rsp
 920:	c7 45 fc 0a 00 00 00 	movl   $0xa,-0x4(%rbp)
 927:	83 7d fc 00          	cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
 92b:	0f 9f c0             	setg   %al
 92e:	0f b6 c0             	movzbl %al,%eax
 931:	48 85 c0             	test   %rax,%rax
 934:	74 07                	je     93d <main+0x25>
 936:	e8 7f ff ff ff       	callq  8ba <_Z5func1v>
 93b:	eb 05                	jmp    942 <main+0x2a>
 93d:	e8 a7 ff ff ff       	callq  8e9 <_Z5func2v>
 942:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
 947:	c9                   	leaveq 
 948:	c3                   	retq

对照组的main函数汇编

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
#include <iostream>

using namespace std;

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

void func1() {
    cout << "x >= 1" << endl;
}

void func2() {
    cout << "x < 1" << endl;
}


int main() {
    int x = 10;
    if (x >= 1) {
        func1();
    }
    else {
        func2();
    }
    return 0;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
00000000000008ba <_Z5func1v>:
 8ba:	55                   	push   %rbp
 8bb:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 8be:	48 8d 35 60 01 00 00 	lea    0x160(%rip),%rsi        # a25 <_ZStL19piecewise_construct+0x1>
 8c5:	48 8d 3d 54 07 20 00 	lea    0x200754(%rip),%rdi        # 201020 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4>
 8cc:	e8 9f fe ff ff       	callq  770 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc@plt>
 8d1:	48 89 c2             	mov    %rax,%rdx
 8d4:	48 8b 05 f5 06 20 00 	mov    0x2006f5(%rip),%rax        # 200fd0 <_ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_@GLIBCXX_3.4>
 8db:	48 89 c6             	mov    %rax,%rsi
 8de:	48 89 d7             	mov    %rdx,%rdi
 8e1:	e8 9a fe ff ff       	callq  780 <_ZNSolsEPFRSoS_E@plt>
 8e6:	90                   	nop
 8e7:	5d                   	pop    %rbp
 8e8:	c3                   	retq   

00000000000008e9 <_Z5func2v>:
 8e9:	55                   	push   %rbp
 8ea:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 8ed:	48 8d 35 38 01 00 00 	lea    0x138(%rip),%rsi        # a2c <_ZStL19piecewise_construct+0x8>
 8f4:	48 8d 3d 25 07 20 00 	lea    0x200725(%rip),%rdi        # 201020 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4>
 8fb:	e8 70 fe ff ff       	callq  770 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc@plt>
 900:	48 89 c2             	mov    %rax,%rdx
 903:	48 8b 05 c6 06 20 00 	mov    0x2006c6(%rip),%rax        # 200fd0 <_ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_@GLIBCXX_3.4>
 90a:	48 89 c6             	mov    %rax,%rsi
 90d:	48 89 d7             	mov    %rdx,%rdi
 910:	e8 6b fe ff ff       	callq  780 <_ZNSolsEPFRSoS_E@plt>
 915:	90                   	nop
 916:	5d                   	pop    %rbp
 917:	c3                   	retq   

0000000000000918 <main>:
 918:	55                   	push   %rbp
 919:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 91c:	48 83 ec 10          	sub    $0x10,%rsp
 920:	c7 45 fc 0a 00 00 00 	movl   $0xa,-0x4(%rbp)
 927:	83 7d fc 00          	cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
 92b:	7e 07                	jle    934 <main+0x1c>
 92d:	e8 88 ff ff ff       	callq  8ba <_Z5func1v>
 932:	eb 05                	jmp    939 <main+0x21>
 934:	e8 b0 ff ff ff       	callq  8e9 <_Z5func2v>
 939:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
 93e:	c9                   	leaveq 
 93f:	c3                   	retq

上述截取了主要的反汇编的信息，比对后发现好像没有什么较大的区别，似乎和网上阐述的不太一样，此次先记录着，后续有新的发现继续补充。。