學習筆記 --- LINUX核心裡面的likely與unlikely

轉自：http://blog.csdn.net/tommy_wxie/article/details/7384641

看核心時總遇到if(likely( )){}或是if(unlikely( ))這樣的語句，最初不解其意，現在有所了解，是以也想介紹一下。

likely() 與 unlikely()是核心（我看的是2.6.22.6版本，2.6的版本應該都有）中定義的兩個宏。位于/include/linux/compiler.h中，

具體定義如下：

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

__builtin_expect是gcc（版本>=2.96，網上寫的，我沒驗證過）中提供的一個預處理指令（這個名詞也是網上寫的，我想叫函數更好些），有利于代碼優化。gcc(version 4.4.0)具體定義如下：

long __builtin_expect (long exp, long c) [Built-in Function]

注解為：

You may use __builtin_expect to provide the compiler with branch prediction information. In general, you should prefer to use actual profile feedback for this (‘-fprofile-arcs’), as programmers are notoriously bad at predicting how their programs actually perform. However, there are applications in which this data is hard to collect.The return value is the value of exp, which should be an integral expression. The semantics of the built-in are that it is expected that exp == c.

它的意思是：我們可以使用這個函數人為告訴編繹器一些分支預測資訊“exp==c” 是“很可能發生的”。

#define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)也就是說明x==1是“經常發生的”或是“很可能發生的”。

使用likely ，執行if後面語句的可能性大些，編譯器将if{}是的内容編譯到前面, 使用unlikely ，執行else後面語句的可能性大些,編譯器将else{}裡的内容編譯到前面。這樣有利于cpu預取,提高預取指令的正确率,因而可提高效率。

舉個例子(核心版本2.6.22.6)：/kernel/shed.c中有一段：

if (likely(!active_balance)) {
/* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
sd->balance_interval = sd->min_interval;
} else {
/*
* If we've begun active balancing, start to back off. This
* case may not be covered by the all_pinned logic if there
* is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
* move_tasks).
*/
if (sd->balance_interval max_interval)
sd->balance_interval *= 2;
}
           

編譯過程中，會将if後面{}裡的内容編譯到前面，else 後面{}裡的内容編譯到後面。若将likely換成unlikely 則正好相反。

總之,likely與unlikely互換或不用都不會影響程式的正确性。但可能會影響程式的效率。

if(likely(foo))  //認為foo通常為1
if(unlikely(foo)) //認為foo通常為0
           

至于為什麼likely或是unlikely要定義成__builtin_expect(!!(x), 1)，而不直接用__builtin_expect(x, 1)？" !!(x) "與" x "有什麼不同？就是為了把x轉換成bool類型；

另外核心2.6.31.5中likely和unlikely還有一種定義:

# ifndef likely
# define likely(x) (__builtin_constant_p(x) ? !!(x) : __branch_check__(x, 1))
# endif

# ifndef unlikely
# define unlikely(x) (__builtin_constant_p(x) ? !!(x) : __branch_check__(x, 0))
# endif
           

__builtin_constant_p 是編譯器gcc内置函數，用于判斷一個值是否為編譯時常量，如果是常數，函數傳回1 ，否則傳回0。此内置函數的典型用法是在宏中用于手動編譯時優化。這裡隻是把常數分出來了，效率更高了，後面的__branch_check__和以前的__builtin_expect都一個意思。