如何利用 GCC 的編譯器提示進行分支預測？

GCC 中分支預測的編譯器提示

現代處理器採用分支預測器透過預測即將到來的分支的方向來優化程式執行。然而，可能會出現需要特定分支預測來增強效能的某些情況。在本文中，我們將探討 GCC 是否提供了一種機制來強制以特定方式進行分支預測，並討論對此功能的硬體支援。

GCC 支援稱為 __builtin_expect() 的編譯器提示，它允許程式設計師傳達他們的想法對分支被採用的可能性的期望。此提示需要兩個參數：正在評估的條件和預期結果。若要強制編譯器始終預測特定分支，只需將該結果指定為預期值即可。

例如，考慮以下程式碼：

<code class="cpp">for (;;) {
  if (normal) {
    doSomethingNormal();
  } else {
    exceptionalCase();
  }
}</code>

在此範例中，已知正常情況可能比異常情況執行得更頻繁。為了最佳化效能，可以指示編譯器始終預測將採用正常分支：

<code class="cpp">for (;;) {
  if (__builtin_expect(normal, 1)) {
    doSomethingNormal();
  } else {
    exceptionalCase();
  }
}</code>

英特爾架構確實支援使用 PREFETCHW 指令進行強制分支預測。然而，該指令通常用於快取數據，而不是用於改變分支預測行為。其他編譯器或硬體平台可能有自己的影響分支預測的機制。

需要注意的是，編譯器提示是非標準的，可能不會總是產生所需的結果。此外，現代編譯器和處理器具有複雜的分支預測演算法，這些演算法可能已經比任何手動幹預更有效地優化分支行為。應謹慎對待過早的微優化。

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