我可以用我的代码改进分支预测吗？
Can I improve branch prediction with my code?
这是一个对任何平台、语言或编译器开放的天真的一般问题。虽然我对Aarch64、C++、GCC最好奇。
在根据 I/O 状态（编译器无法预测）编写程序流中不可避免的分支时，我知道一种状态比另一种状态更有可能，我如何向编译器表明这一点？
这样更好吗
if(true == get(gpioVal))
unlikelyFunction();
else
likelyFunction();
比这个？
if(true == get(gpioVal))
likelyFunction(); // performance critical, fill prefetch caches from this branch
else
unlikelyFunction(); // missed prediction not consequential on this branch
如果通信协议使更可能或临界值为真（高）或假（低）是否有帮助？
TL:DR: 是的，在 C 或 C++ 中使用 likely() 宏，或 C++20 [[likely]]，以帮助编译器做出更好的 asm。不过，这与影响实际 CPU 分支预测是分开的。如果用 asm 编写，请布置代码以尽量减少分支。
对于大多数 ISA，在 asm 中没有办法提示 CPU 分支是否可能被采用。 （一些例外包括 Pentium 4（但不是更早或更晚的 x86）、PowerPC 和一些 MIPS，它们允许分支提示作为条件分支汇编指令的一部分。）
- Is it possible to tell the branch predictor how likely it is to follow the branch?
但未采用的直线代码比采用的成本更低，因此 提示高级语言以快速路径连续布局代码无助于分支预测的准确性，但可以帮助（或伤害）表现。 （I-缓存位置，前端带宽：记住代码获取发生在连续的 16 或 32 字节块中，因此采用的分支意味着该获取块的后面部分没有用。此外，分支预测 throughput; 某些 CPUs 例如 Intel Skylake 无法处理每 2 个时钟超过 1 个的预测分支，循环分支除外。这包括无条件分支，如 jmp 或 ret .)
采树枝难；未采用的分支使 CPU 保持警惕，但如果预测准确，它只是执行单元的正常指令（验证预测），对前端没有任何特殊之处。另见 现代微处理器
90 分钟指南！ 其中有一节是关于分支预测的。 （而且总体来说优秀。）
- How does the branch predictor know if it is not correct?
许多人将源代码级分支提示误解为分支 预测 提示。如果针对支持 asm 中的分支提示的 CPU 进行编译，那可能是一个影响，但对于大多数重要影响在于布局，并决定是否使用无分支（cmov）； [[likely]] 条件也意味着它应该预测得很好。
对于某些 CPU，尤其是较旧的分支布局有时确实会影响 运行时间预测：如果 CPU 没有记住它的动态预测器中关于分支的任何事情，标准的静态预测启发式是不采用前向条件分支，假定采用后向条件分支（因为那是 . See the BTFNT section in https://danluu.com/branch-prediction/.
编译器可以以任何一种方式布置 if(c) x else y;，或者将源代码与 jump over x if !c 匹配作为开始，或者交换 if 和 else 块并使用相反的分支条件。或者它可以将一个块放在外线（例如在函数末尾的 ret 之后），因此快速路径没有条件分支或其他分支，而不太可能的路径必须跳到那里然后跳回去。
在高级源代码中使用分支提示很容易弊大于利，特别是如果周围的代码更改而没有注意它们，因此配置文件引导的优化是编译器了解分支可预测性和可能性。 （例如 gcc -O3 -fprofile-generate / 运行 具有一些以相关方式执行代码路径的代表性输入 / gcc -O3 -fprofile-use）
但是在某些语言中有提示的方法，比如 C++20 [[likely]] 和 [[unlikely]]，它们是 GNU C 的可移植版本 likely() / unlikely() 围绕 __builtin_expect.
的宏
- https://en.cppreference.com/w/cpp/language/attributes/likely C++20
[[likely]]
语法帮助 （对于字面的问题，不。对于实际想要的，对编译器的分支提示，是的。） - How do the likely/unlikely macros in the Linux kernel work and what is their benefit?使用
__builtin_expect的GNU C宏，效果与C++20相同，语法不同[[likely]]
- What is the advantage of GCC's __builtin_expect in if else statements? 示例 asm 输出。 （另请参阅 CiroSantilli 对其他一些问题的回答，他举例说明了这一点。）
我不知道如何为 GNU C/C++ 和 ISO C++20 以外的语言注释分支。
缺少任何提示或配置文件数据
否则，优化编译器必须使用试探法来猜测分支的哪一侧更有可能。如果它是循环分支，他们通常会假设循环将 运行 多次。在 if 上，他们有一些基于实际情况的启发式方法，也许是被控制的块中的内容； IDK 我还没有研究 gcc 或 clang 的作用。
不过，我注意到 GCC 确实关心这个条件。它不像假设 int 值是均匀随机分布那么天真，尽管我认为它通常假设 if (x == 10) foo(); 不太可能。
像 JVM 中的 JIT 编译器在这里有一个优势：它们可以在 运行ning 的早期阶段检测分支，以便在进行最终优化的 asm 之前收集分支方向信息。 OTOH 他们需要编译 fast 因为编译时间是总 运行 时间的一部分，所以他们不会努力制作好的 asm，这是一个主要缺点代码质量。
这是一个对任何平台、语言或编译器开放的天真的一般问题。虽然我对Aarch64、C++、GCC最好奇。
在根据 I/O 状态（编译器无法预测）编写程序流中不可避免的分支时，我知道一种状态比另一种状态更有可能，我如何向编译器表明这一点？
这样更好吗
if(true == get(gpioVal))
unlikelyFunction();
else
likelyFunction();
比这个？
if(true == get(gpioVal))
likelyFunction(); // performance critical, fill prefetch caches from this branch
else
unlikelyFunction(); // missed prediction not consequential on this branch
如果通信协议使更可能或临界值为真（高）或假（低）是否有帮助？
TL:DR: 是的，在 C 或 C++ 中使用 likely() 宏，或 C++20 [[likely]]，以帮助编译器做出更好的 asm。不过，这与影响实际 CPU 分支预测是分开的。如果用 asm 编写，请布置代码以尽量减少分支。
对于大多数 ISA，在 asm 中没有办法提示 CPU 分支是否可能被采用。 （一些例外包括 Pentium 4（但不是更早或更晚的 x86）、PowerPC 和一些 MIPS，它们允许分支提示作为条件分支汇编指令的一部分。）
- Is it possible to tell the branch predictor how likely it is to follow the branch?
但未采用的直线代码比采用的成本更低，因此 提示高级语言以快速路径连续布局代码无助于分支预测的准确性，但可以帮助（或伤害）表现。 （I-缓存位置，前端带宽：记住代码获取发生在连续的 16 或 32 字节块中，因此采用的分支意味着该获取块的后面部分没有用。此外，分支预测 throughput; 某些 CPUs 例如 Intel Skylake 无法处理每 2 个时钟超过 1 个的预测分支，循环分支除外。这包括无条件分支，如 jmp 或 ret .)
采树枝难；未采用的分支使 CPU 保持警惕，但如果预测准确，它只是执行单元的正常指令（验证预测），对前端没有任何特殊之处。另见 现代微处理器 90 分钟指南！ 其中有一节是关于分支预测的。 （而且总体来说优秀。）
- How does the branch predictor know if it is not correct?
许多人将源代码级分支提示误解为分支 预测 提示。如果针对支持 asm 中的分支提示的 CPU 进行编译，那可能是一个影响，但对于大多数重要影响在于布局，并决定是否使用无分支（cmov）； [[likely]] 条件也意味着它应该预测得很好。
对于某些 CPU，尤其是较旧的分支布局有时确实会影响 运行时间预测：如果 CPU 没有记住它的动态预测器中关于分支的任何事情，标准的静态预测启发式是不采用前向条件分支，假定采用后向条件分支（因为那是
编译器可以以任何一种方式布置 if(c) x else y;，或者将源代码与 jump over x if !c 匹配作为开始，或者交换 if 和 else 块并使用相反的分支条件。或者它可以将一个块放在外线（例如在函数末尾的 ret 之后），因此快速路径没有条件分支或其他分支，而不太可能的路径必须跳到那里然后跳回去。
在高级源代码中使用分支提示很容易弊大于利，特别是如果周围的代码更改而没有注意它们，因此配置文件引导的优化是编译器了解分支可预测性和可能性。 （例如 gcc -O3 -fprofile-generate / 运行 具有一些以相关方式执行代码路径的代表性输入 / gcc -O3 -fprofile-use）
但是在某些语言中有提示的方法，比如 C++20 [[likely]] 和 [[unlikely]]，它们是 GNU C 的可移植版本 likely() / unlikely() 围绕 __builtin_expect.
- https://en.cppreference.com/w/cpp/language/attributes/likely C++20
[[likely]] - How do the likely/unlikely macros in the Linux kernel work and what is their benefit?使用
__builtin_expect的GNU C宏，效果与C++20相同，语法不同[[likely]] - What is the advantage of GCC's __builtin_expect in if else statements? 示例 asm 输出。 （另请参阅 CiroSantilli 对其他一些问题的回答，他举例说明了这一点。）
我不知道如何为 GNU C/C++ 和 ISO C++20 以外的语言注释分支。
缺少任何提示或配置文件数据
否则，优化编译器必须使用试探法来猜测分支的哪一侧更有可能。如果它是循环分支，他们通常会假设循环将 运行 多次。在 if 上，他们有一些基于实际情况的启发式方法，也许是被控制的块中的内容； IDK 我还没有研究 gcc 或 clang 的作用。
不过，我注意到 GCC 确实关心这个条件。它不像假设 int 值是均匀随机分布那么天真，尽管我认为它通常假设 if (x == 10) foo(); 不太可能。
像 JVM 中的 JIT 编译器在这里有一个优势：它们可以在 运行ning 的早期阶段检测分支，以便在进行最终优化的 asm 之前收集分支方向信息。 OTOH 他们需要编译 fast 因为编译时间是总 运行 时间的一部分，所以他们不会努力制作好的 asm，这是一个主要缺点代码质量。