GCC __builtin_expect的作用

  将流水线引入cpu，可以提高cpu的效率。更简单的说，让cpu可以预先取出下一条指令，可以提供cpu的效率。如下图所示：
+--------------------------------
|取指令 | 执行指令 | 输出结果
+--------------------------------
|             | 取指令     | 执行
+--------------------------------
可见，cpu流水钱可以减少cpu等待取指令的耗时，从而提高cpu的效率。
        如果存在跳转指令，那么预先取出的指令就无用了。cpu在执行当前指令时，从内存中取出了当前指令的下一条指令。执行完当前指令后，cpu发现不是要执行下一条指令,而是执行offset偏移处的指令。cpu只能重新从内存中取出offset偏移处的指令。因此，跳转指令会降低流水线的效率，也就是降低cpu的效率。
        综上，在写程序时应该尽量避免跳转语句。那么如何避免跳转语句呢？答案就是使用__builtin_expect。
        这个指令是gcc引入的，作用是"允许程序员将最有可能执行的分支告诉编译器"。这个指令的写法为：__builtin_expect(EXP, N)。意思是：EXP==N的概率很大。一般的使用方法是将__builtin_expect指令封装为LIKELY和UNLIKELY宏。这两个宏的写法如下。
        #define LIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 1) //x很可能为真
        #define UNLIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 0) //x很可能为假

如下是一个实际的例子。

[cpp] view plain copy

1. //test_builtin_expect.c  
2. #define LIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 1)  
3. #define UNLIKELY(x) __builtin_expect(!!(x), 0)  
4.   
5. int test_likely(int x)  
6. {  
7.     if(LIKELY(x))  
8.     {  
9.         x = 5;  
10.     }  
11.     else  
12.     {  
13.         x = 6;  
14.     }  
15.   
16.     return x;  
17. }  
18.   
19. int test_unlikely(int x)  
20. {  
21.     if(UNLIKELY(x))  
22.     {  
23.         x = 5;  
24.     }  
25.     else  
26.     {  
27.         x = 6;  
28.     }  
29.   
30.     return x;  
31. }  

运行如下命令:
        gcc -fprofile-arcs -O2 -c test_builtin_expect.c
        objdump -d test_builtin_expect.o
输出的汇编码为:

[plain] view plain copy

1. <test_likely>:  
2. 00    push     %ebp  
3. 01    mov      %esp,%ebp  
4. 03    mov      0x8(%ebp),%eax  
5. 06    addl     $0x1,0x38  
6. 0d    adcl     $0x0,0x3c  
7. 14    test     %eax,%eax  
8. 16    jz       2d <test_likely+0x2d>//主要看这里。此处的效果是eax不为零时，不需要跳转。即x为真是不跳转。  
9. 18    addl     $0x1,0x40  
10. 1f    mov      $0x5,%eax  
11. 24    adcl     $0x0,0x44  
12. 2b    pop      %ebp  
13. 2c    ret  
14. 2d    addl     $0x1,0x48  
15. 34    mov      $0x6,%eax  
16. 39    adcl     $0x0,0x4c  
17. 40    pop      %ebp  
18. 41    ret  
19. 42    lea      0x0(%esi,%eiz,1),%esi  
20. 49    lea      0x0(%edi,%eiz,1),%edi  
21.   
22. <test_unlikely>:  
23. 50    push     %ebp  
24. 51    mov      %esp,%ebp  
25. 53    mov      0x8(%ebp),%edx  
26. 56    addl     $0x1,0x20  
27. 5d    adcl     $0x0,0x24  
28. 64    test     %edx,%edx  
29. 66    jne      7d <test_unlikely+0x2d>//主要看这里。此处的效果是edx为零时,不需跳转。即x为假时不跳转。  
30. 68    addl     $0x1,0x30  
31. 6f    mov      $0x6,%eax  
32. 74    adcl     $0x0,0x34  
33. 7b    pop      %ebp  
34. 7c    ret  
35. 7d    addl     $0x1,0x28  
36. 84    mov      $0x5,%eax  
37. 89    adcl     $0x0,0x2c  
38. 90    pop      %ebp  
39. 91    ret  
40. 92    lea      0x0(%esi,%eiz,1),%esi  
41. 99    lea      0x0(%edi,%eiz,1),%edi   

        可见，编译器利用程序员作出的判断，生成了高效的汇编码。即，跳转语句不生效的概率很大。

参考资料:http://hi.baidu.com/uu_dou/item/e9f6f41d570d817b7a5f25c7