MSVC 可能/不太可能等效

Question

GCC 编译器支持 __builtin_expect 语句，用于定义可能和不可能的宏。

例如。

#define likely(expr)    (__builtin_expect(!!(expr), 1))
#define unlikely(expr)  (__builtin_expect(!!(expr), 0))

Microsoft Visual C 编译器是否有等效的语句或等效的语句？

Answer 1

C++20 标准将包含 [[likely]] 和 [[unlikely]] 分支预测属性。

属性提案的最新版本可以从 http://wg21.link/p0479 找到，

原始属性提案可以是发现于 http://www.open-std .org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/p0479r0.html

程序员应该更喜欢 PGO。如果应用不正确，属性很容易降低性能，或者当程序更改时属性会变得不正确。

Answer 2

根据http://www.akkadia.org/drepper/cpumemory.pdf（第57页），它仍然即使 CPU 动态预测正确，使用静态分支预测也是有意义的。
原因是如果静态预测正确，L1i 缓存的使用效率会更高。

Answer 3

我说只是平底船

没有什么比这更好的了。有 __assume()，但不要不要使用它，它是一种不同类型的优化器指令。

实际上，gnu 内置函数被包装在宏中的原因是，如果未定义 __GNUC__ ，您可以自动删除它。这些宏没有任何必要的东西，我敢打赌您不会注意到运行时间的差异。

摘要

在非 GNU 上只需摆脱（null out）*likely即可。你不会错过的。

Answer 4

我知道这个问题是关于 Visual Studio 的，但我将尝试回答尽可能多的编译器（包括 Visual Studio）……

十年后，我们取得了进展！截至 Visual Studio 2019 MSVC 仍然不支持类似的内容（尽管它是最流行的内置/内在< /a>），但正如 Pauli Nieminen 上面提到的，C++20 有 可能 / 不太可能 属性 可用于创建可能/不可能的宏，并且 MSVC 通常会很快添加对新 C++ 标准的支持（与 C 不同），因此我希望 Visual Studio 2021 能够支持它们。

目前（2019-10-14）只有GCC支持这些属性，甚至只应用于标签，但至少做一些基本的测试就足够了。这是一个快速实现，您可以在编译器资源管理器上测试：

#define LIKELY(expr) \
  ( \
    ([](bool value){ \
      switch (value) { \
        [[likely]] case true: \
          return true; \
        [[unlikely]] case false: \
          return false; \
      } \
    }) \
  (expr))
#define UNLIKELY(expr) \
  ( \
    ([](bool value){ \
      switch (value) { \
        [[unlikely]] case true: \
          return true; \
        [[likely]] case false: \
          return false; \
      } \
    }) \
  (expr))

编辑 (2022-05-02 ）：MSVC 2022 支持 C++20，包括 [[likely]]/[[unlikely]]，但会为此生成绝对糟糕的代码（请参阅这篇文章的评论）...不要在那里使用它。

您可能需要 #ifdef 围绕它来支持无法处理它的编译器，但幸运的是，大多数编译器都支持 __builtin_expect：

• GCC 3.0
• clang
• ICC 至少从 13 开始，可能更长。
• Oracle Development Studio 12.6+，但仅限 C++ 模式。
• ARM 4.1
• IBM XL C/C++ 至少从 10.1 开始，可能更长。
• TI 自 6.1
• TinyCC 自 0.9.27

GCC 9+ 也支持 __builtin_expect_with_probability。它在其他地方不可用，但希望有一天……在试图弄清楚是否使用 ilkely/unlikely 或不使用时需要大量的猜测——你只需设置概率，编译器（理论上）会做正确的事情。

此外，clang 支持 __builtin_unpredictable （因为3.8，但使用 __has_builtin(__builtin_unpredictable) 进行测试。由于现在很多编译器都是基于 clang 的，所以它可能也适用于它们。

如果您希望这一切都完成并准备好，您可能对我的一个项目感兴趣，Hedley。它是一个公共域 C/C++ 标头，几乎适用于所有编译器，并包含许多有用的宏，包括 HEDLEY_LIKELY， HEDLEY_UNLIKELY，HEDLEY_UNPREDICTABLE，HEDLEY_PREDICT 、HEDLEY_PREDICT_TRUE 和 HEDLEY_PREDICT_FALSE。目前还没有 C++20 版本，但应该很快就会出现…

即使您不想在项目中使用 Hedley，您可能也想检查那里的实现，而不是依赖上面的列表；我可能会忘记用新信息更新这个答案，但赫德利应该始终保持最新状态。

Answer 5

根据分支和循环重组以防止错误预测来自英特尔的文档：

为了有效地编写代码来利用这些
规则，在编写 if-else 或 switch 语句时，检查最多
首先是常见的情况，然后逐步减少到最不常见的情况。

不幸的是，您不能编写类似的内容，

#define if_unlikely(cond) if (!(cond)); else 

因为从 VS10 开始，MSVC 优化器会忽略此类“提示”。

由于我更喜欢​​首先在代码中处理错误，因此我似乎编写效率较低的代码。
幸运的是，CPU 第二次遇到分支时，它将使用其统计信息而不是静态提示。

Answer 6

__assume 应该类似。< /strike>

但是，如果您想做得很好，您应该使用 配置文件引导优化而不是静态提示。

Answer 7

现在 MS 说 他们已经实现了 likely/unlikely 属性

但实际上使用“likely”之间没有任何区别或不使用。

我已经编译了这些代码并产生相同的结果。

    int main()
    {
        int i = rand() % 2;
        if (i) [[likely]]
        {
           printf("Hello World!\n");
        }
        else
        {
            printf("Hello World2%d!\n",i);
        }
    }

    int main()
    {
        int i = rand() % 2;
        if (i)
        {
           printf("Hello World!\n");
        }
        else [[likely]]
        {
            printf("Hello World2%d!\n",i);
        }
    }

int pdb._main (int argc, char **argv, char **envp);
0x00401040      push    ebp
0x00401041      mov     ebp, esp
0x00401043      push    ecx
0x00401044      call    dword [rand] ; pdb.__imp__rand
                                   ; 0x4020c4
0x0040104a      and     eax, 0x80000001
0x0040104f      jns     0x401058
0x00401051      dec     eax
0x00401052      or      eax, 0xfffffffe ; 4294967294
0x00401055      add     eax, 1
0x00401058      je      0x40106d
0x0040105a      push    str.Hello_World ; pdb.___C__0O_NFOCKKMG_Hello_5World__CB_6
                                   ; 0x402108 ; const char *format
0x0040105f      call    pdb._printf ; int printf(const char *format)
0x00401064      add     esp, 4
0x00401067      xor     eax, eax
0x00401069      mov     esp, ebp
0x0040106b      pop     ebp
0x0040106c      ret
0x0040106d      push    0
0x0040106f      push    str.Hello_World2_d ; pdb.___C__0BB_DODJFBPJ_Hello_5World2__CFd__CB_6
                                   ; 0x402118 ; const char *format
0x00401074      call    pdb._printf ; int printf(const char *format)
0x00401079      add     esp, 8
0x0040107c      xor     eax, eax
0x0040107e      mov     esp, ebp
0x00401080      pop     ebp
0x00401081      ret

Answer 8

由于问题很旧，所以说 MSVC 中没有 [[likely]] / [[unlikely]] 或没有影响的答案已经过时。

最新的 MSVC 支持 /std:c++20 和 /std 中的 [[likely]] / [[unlikely]]： c++latest 模式。

请参阅 Godbolt 编译器浏览器上的演示，了解其中的差异。

从上面的链接可以看出，if-else 语句对 x86/x64 的一个明显影响是条件向前跳转将针对不太可能的分支。在 C++20 和支持 VS 版本之前，可以通过将可能的分支放入 if 部分，将不太可能的分支放入 else 部分，根据需要否定条件来实现相同的效果。

请注意，这种优化的效果是最小的。对于紧密循环中频繁调用的代码，动态分支预测无论如何都会做正确的事情。