在 C++ 中，分支预测器是否预测隐式条件语句？

Question

在这段代码中，写着，result += runs[i] > runs[i-1];，一个隐含的条件语句。在 C++ 中，分支预测器是否对这条语句进行预测？还是我必须明确使用 if 关键字才能进行分支预测？

using namespace std; 
int progressDays(vector<int> runs) {
    if (runs.size() < 2) {return 0;}
    int result = 0;
    for (int i = 1; i < runs.size(); i++) {result += runs[i] > runs[i-1];}
    return result;
}

Answer 1

CPU 不直接运行 C++，它们运行机器代码。所以答案取决于您的 C++ 如何编译为汇编代码/机器代码。 您对用 C++ 表达程序逻辑的选择只会间接影响这一点。现代编译器可以并将 C++ if() 语句转换为没有分支的 asm（也称为无分支）。（对于 GCC，-O3 比 -O2 做得更积极——见）

在大多数架构中，有一些有效的方法可以相当直接地将比较结果转换为 0 或 1 整数。（或者以不同的方式无分支递增，甚至更直接，例如 AArch64's csinc / csel / cinc 指令执行条件递增，读取输入寄存器和标志）。 所以一般使用x < y作为整数值会无分支编译。

int conditional_inc(int x, int y, int z) {
    z += (x<y);
    return z;
}

例如，on the Godbolt compiler explorer

# x86-64 clang -O3
conditional_inc(int, int, int)
        xor     eax, eax        # prepare a zeroed register for setl of the low byte, to extend to 32-bit.  (x86 is annoyingly clunky and inefficient at this)
        cmp     edi, esi
        setl    al              # EAX = AL = (x<y) signed compare
        add     eax, edx        # EAX += z in the retval register
        ret

AArch64 更高效，结合增量和 select 指令替换 xor-zero/setcc/add.

conditional_inc(int, int, int):
        cmp     w0, w1           // compare
        cinc    w0, w2, lt       // use the flags result, and the other 2 inputs.
        ret

所有这些，如 x86-64 setcc，只是 ALU 指令，而不是控制（程序计数器没有条件变化），因此具有数据依赖性而不是控制依赖性，因此不要不需要分支预测，因为没有分支。（最著名的此类指令可能是 x86 cmovcc，但在这种情况下只需要 setcc）

Why is a conditional move not vulnerable for Branch Prediction Failure? 显示了使用 cmov 有条件递增的 asm 示例。

一般来说，比较与分支是分开的。您可以比较然后在没有分支的情况下获得布尔值。（分支确实需要一些东西来分支，但这可以是与整数或布尔值的零进行隐式比较。）

所以这不是条件语句，它只是一个用作整数的布尔值。

在 C++ 中，分支预测器是否预测隐式条件语句？

In C++, does the branch predictor predict implicit conditional statements?

c++

syntax

conditional-statements

branch-prediction