Wann ist __builtin_expect() für die Steuerung der Zweigvorhersage in GCC nützlich?

Effiziente Verzweigungsvorhersage mit GCC

Bei der Optimierung der Codeleistung kann die Steuerung der Verzweigungsvorhersage die Ausführungsgeschwindigkeit erheblich steigern. Für Intel-Architekturen bietet GCC einen Mechanismus, um das Verzweigungsvorhersageverhalten in die gewünschte Richtung zu lenken und so die Leistung für Szenarien zu maximieren, in denen ein bestimmter Fall häufig auftritt.

Die __builtin_expect()-Funktion von GCC gibt Entwicklern die Möglichkeit, Hinweise dazu bereitzustellen den Compiler bezüglich der erwarteten Verzweigungsergebnisse. Durch die Nutzung dieser Funktion können Sie den Compiler anweisen, Code zu generieren, der konsistent einen bestimmten Verzweigungspfad vorhersagt, selbst wenn die Verzweigung kürzlich eine alternative Route genommen hat.

Die Syntax von __builtin_expect() lautet wie folgt:

__builtin_expect(long exp, long c)

In dem von Ihnen bereitgestellten Codebeispiel möchten Sie, dass die Verzweigungsvorhersage immer den „normalen“ Fall priorisiert. Mit __builtin_expect() können Sie dies erreichen, indem Sie die „if“-Bedingung wie unten gezeigt umschließen:

if (__builtin_expect(normal, 1))

Aufgrund der umständlichen Syntax von __builtin_expect() können jedoch benutzerdefinierte Makros wie „wahrscheinlich“ und „unwahrscheinlich“ verwendet werden „werden oft aus Bequemlichkeitsgründen eingesetzt. Diese Makros kapseln das erwartete Wertargument und vereinfachen so die Lesbarkeit des Codes.

Es ist wichtig zu beachten, dass:

• GCCs __builtin_expect() nicht dem Standard entspricht.
• Moderne Compiler und CPUs verfügen über ausgefeilte Verzweigungsvorhersagemechanismen, die möglicherweise bereits optimierte Vorhersagen durchführen. Vorzeitige Mikrooptimierungen wie die erzwungene Verzweigungsvorhersage bringen möglicherweise keine nennenswerten Vorteile.

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