[C++] 分支优化

编译期优化

1. likely & unlikely 通过代码中设置先验概率提升分支预测概率

• 其底层核心是通过增加分支预测的准确度来增加流水线技术的使用，从而增加执行的吞吐量。
• C++20后，unlikely 和likely作为了关键字; 优化写法是[[likely]] & [[unlikely]]

#include <iostream>
using namespace std;

int function(int type) {
   
int ret = 0;
switch(type) {
   
// 告诉编译器，更多情况下是type=0的情况。
	[[likely]] case 0:
		break;
	[[unlikely]] case 1:
		ret = 1;
		break;
	}
	return ret;
}

if (ptr == nullptr) [[likely]] {
   
   return;
}

// 注意一种不正确的写法：
[[likely]] if (whatever) {
   } means something else entirely.
- it means that the if statement itself is "likely", not a branch of it.

• C++20之前，可以通过自己定义宏来实现,但是需要gcc编译器版本GNUC > 3
• 不能在switch中使用。

// 定义
#if __GNUC__ >= 3
#define cyber_likely(x) (__builtin_expect((x), 1))
#define cyber_unlikely(x) (__builtin_expect((x), 0))
#else
#define cyber_likely(x) (x)
#define cyber_unlikely(x) (x)
#endif

// 在条件语句中使用
if (cyber_unlikely(object == nullptr)) {
   
   return;
}
// while判断也可以使用
while (cyber_unlikely(!shut_down_.load())) {
   
  scheduler::Instance()->CheckSchedStatus();
  std::unique_lock<std::mutex> lk(lk_);
  cv_.wait_for(lk, std::chrono::milliseconds(sysmo_interval_ms_));
}

参考源码：https://github.com/ApolloAuto/apollo/blob/master/cyber/base/macros.h

运行期优化

// 如果是下面的if语句，为了减少分支效率的影响，可以用if + return，不要else。
if (something) {
   
 // doing
 return ret;
} else {
   
 return ret; // or only log something.
}

// 更好的写法
if (!something) {
   
  return ret; // or only log something
}
// doing
return ret;

reference

• https://www.cnblogs.com/qiangz/p/17088276.html : 该博客讲解了添加unlikely或者不添加时，编译出来的汇编语言的区别，从而能容易理解该属性的作用。