C++ 分支预测提示答案

【问题标题】：C++ Branch Prediction HintsC++ 分支预测提示
【发布时间】：2020-12-16 23:22:25
【问题描述】：

考虑两个等效函数

void foo( )
{
    if( unlikely_case )
        return;
    
    // foo code
}

void foo( )
{
    if( !unlikely_case )
    {
        // foo code
    }
}

显然，编译器无法确定哪种情况更有可能——但我提前知道。

我觉得我应该以后一种形式构建我的代码，因为它支持我所知道的分支预测。

问题是这会变得很难看

void foo( )
{
    if( !sanity_check[ 0 ] )
        return;
    if( !sanity_check[ 1 ] )
        return;
    if( !sanity_check[ 2 ] )
        return;

    // foo code
}

对

void foo( )
{
    if( sanity_check[ 0 ] )
        if( sanity_check[ 1 ] )
            if( sanity_check[ 2 ] )
            {
                // foo code
            }
}

是否有一个关键字可以让编译器知道哪些情况更有可能（可能取决于编译器）？如果不是，编译器在优化分支预测代码时是否考虑了这些健全性检查情况？我应该习惯金字塔形的后一种代码吗？

为了这个问题，只考虑最流行的编译器，如 MSVC、GCC、clang 等。

【问题讨论】：

可能相关：How do the likely/unlikely macros in the Linux kernel work and what is their benefit?
由于短路规则，最后一个相当于if(check[0] && check[1] && check[2]) { /* foo code */ }。我希望这两种形式都能编译成相同的代码，至少在启用优化时是这样。然而，这与可能性问题是正交的。
@dxiv 我故意将它们分开，因为通常健全性检查不是您可以在if() 中准备的东西。您必须调用几个函数，然后再决定。
@IgorTandetnik 是的，这是 GCC 并且与问题相关。也就是说，这个问题很老，我认为 c++ 现在添加了一个关键字
对引用问题的第二个回答提到了 C++20 [[likely]] 和 [[unlikely]] 属性。

标签： c++ gcc visual-c++ clang c++17

【解决方案1】：

是的，使用__builtin_expect内置函数，查看更多信息here。

无论如何，作为一般规则，首先编写最可能的if 分支，它们将在之前执行（例如switch 块可能不是这样）。

【讨论】：

您能否评论一下其他编译器，例如 MSVC？