在单片机/嵌入式编程中,对速度要求比较高,likely和unlikely就是一个比较好的技巧,适用于有if-else分支,且知道哪个发生概率大的情况。
大叔的嵌入式小站:一个简单的单片机/嵌入式小站:C语言技巧:有if时使用likely和unlikely让代码运行更快
1.likely和unlikely
这是两个宏,当有if-else分支时,告诉编译器,哪个条件更加有可能发生。对if-else分支结构进行优化。likely代表if分支大概率会发生,unlikely代表if分支大概率不会发生。
#define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)
__builtin_expect是编译器内建函数,原型为long __builtin_expect (long exp, long c)。
题外话: !!是C语言中处理逻辑表达式的一个技巧。因为C语言中没有布尔变量,所以布尔值是用整形来代替的,0为假,非0为真。当x为0时,!(x)为1,!!(x)为0,!!的运算没有什么意义;但当x为非0时(比如100),!(x)为0,!!(x)为1,这样就达到了将非0值(比如100)全部都映射为1的效果。
例子:
假如有这样一个函数:
int fun(int a)
{
if(a>100)
......
}
在实际的运行情况中,a>100不太可能发生。那就这样写:
int fun(int a)
{
if(unlikely(a>100))
......
}
同理,如果实际情况是a>100的情况更多,就用likely。
2. 注意
1.likely和unlikely使用判断必须准确,写反会使运行速度变慢。
2.编译时优化一般需要至少使用-O2选项,否则优化不起作用。
3.能否使用与编译器有关,gcc可以,clang好像也可以,msvc好像不可以。
3. 原理
编译器在编译生成汇编代码时会在编译选项的引导下调整if分支内代码的位置,如果是likely修饰过的就调整到前面,如果是unlikely修饰过的就调整到后面。放到前面的代码可以节省跳转指令带来的时间开销,从而达到提升效率的目的。
现在的CPU都有ICache和流水线机制。在运行当前这条指令时,ICache会预取后面的指令,以提升运行效率。但是如果条件分支不满足,也就会跳转到了其他指令,那预取的指令也就没有用了,这样就降低了流水线的效率。
如果使用likely和unlikely来告诉编译器,哪个更加有可能发生,编译器将大概率执行的代码放在靠前的位置,就可以大大提高指令预取值的命中率,从而达到提升效率的目的。