C語言中l(wèi)ikely和unlikely的使用

在單片機(jī)/嵌入式編程中，對速度要求比較高，likely和unlikely就是一個比較好的技巧，適用于有if-else分支，且知道哪個發(fā)生概率大的情況。

1.likely和unlikely

這是兩個宏，當(dāng)有if-else分支時，告訴編譯器，哪個條件更加有可能發(fā)生。對if-else分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。likely代表if分支大概率會發(fā)生，unlikely代表if分支大概率不會發(fā)生。

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

__builtin_expect是編譯器內(nèi)建函數(shù)，原型為long __builtin_expect (long exp, long c)。

題外話： !!是C語言中處理邏輯表達(dá)式的一個技巧。因?yàn)镃語言中沒有布爾變量，所以布爾值是用整形來代替的，0為假，非0為真。當(dāng)x為0時，!(x)為1，!!(x)為0，!!的運(yùn)算沒有什么意義；但當(dāng)x為非0時（比如100），!(x)為0，!!(x)為1，這樣就達(dá)到了將非0值（比如100）全部都映射為1的效果。

例子:

假如有這樣一個函數(shù)：

int fun(int a)
{
  if(a >100)
  ......
}

在實(shí)際的運(yùn)行情況中，a>100不太可能發(fā)生。那就這樣寫：

int fun(int a)
{
  if(unlikely(a >100))
  ......
}

同理，如果實(shí)際情況是a>100的情況更多，就用likely。

2. 注意

1.likely和unlikely使用判斷必須準(zhǔn)確，寫反會使運(yùn)行速度變慢。

2.編譯時優(yōu)化一般需要至少使用-O2選項(xiàng)，否則優(yōu)化不起作用。

3.能否使用與編譯器有關(guān)，gcc可以，clang好像也可以，msvc好像不可以。

3. 原理

編譯器在編譯生成匯編代碼時會在編譯選項(xiàng)的引導(dǎo)下調(diào)整if分支內(nèi)代碼的位置，如果是likely修飾過的就調(diào)整到前面，如果是unlikely修飾過的就調(diào)整到后面。放到前面的代碼可以節(jié)省跳轉(zhuǎn)指令帶來的時間開銷，從而達(dá)到提升效率的目的。

現(xiàn)在的CPU都有ICache和流水線機(jī)制。在運(yùn)行當(dāng)前這條指令時，ICache會預(yù)取后面的指令，以提升運(yùn)行效率。但是如果條件分支不滿足，也就會跳轉(zhuǎn)到了其他指令，那預(yù)取的指令也就沒有用了，這樣就降低了流水線的效率。

如果使用likely和unlikely來告訴編譯器，哪個更加有可能發(fā)生，編譯器將大概率執(zhí)行的代碼放在靠前的位置，就可以大大提高指令預(yù)取值的命中率，從而達(dá)到提升效率的目的。