如何利用 GCC 的编译器提示进行分支预测？

GCC 中分支预测的编译器提示

现代处理器采用分支预测器通过预测即将到来的分支的方向来优化程序执行。然而，可能会出现需要特定分支预测来增强性能的某些情况。在本文中，我们将探讨 GCC 是否提供了一种机制来强制以特定方式进行分支预测，并讨论对此功能的硬件支持。

GCC 支持称为 __builtin_expect() 的编译器提示，它允许程序员传达他们的想法对分支被采用的可能性的期望。此提示需要两个参数：正在评估的条件和预期结果。要强制编译器始终预测特定分支，只需将该结果指定为预期值即可。

例如，考虑以下代码：

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

在此示例中，已知正常情况可能比异常情况执行得更频繁。为了优化性能，可以指示编译器始终预测将采用正常分支：

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

英特尔架构确实支持使用 PREFETCHW 指令进行强制分支预测。然而，该指令通常用于缓存数据，而不是用于改变分支预测行为。其他编译器或硬件平台可能有自己的影响分支预测的机制。

需要注意的是，编译器提示是非标准的，可能并不总是产生所需的结果。此外，现代编译器和处理器具有复杂的分支预测算法，这些算法可能已经比任何手动干预更有效地优化分支行为。应谨慎对待过早的微优化。

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