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))

是否有 Microsoft Visual C 编译器的等效语句或等效语句？

Answer 1

__assume 应该类似。

但是，如果您想很好地做到这一点，您应该使用Profile Guided Optimization 而不是静态提示。

Answer 2

我说只是平底船

没有什么比这更好的了。有__assume()，但不要使用它，它是另一种优化器指令。

真的，gnu 内置函数被封装在宏中的原因是，如果未定义 __GNUC__，您可以自动摆脱它。这些宏没有任何必要，我敢打赌你不会注意到运行时间差异。

总结

在非 GNU 上去掉（null out）*likely。你不会错过的。

Answer 3

根据英特尔的Branch and Loop Reorganization to Prevent Mispredicts 文档：

为了有效地编写代码以利用这些 规则，在编写 if-else 或 switch 语句时，检查最 首先是常见情况，然后逐步处理到最不常见的情况。

不幸的是你不能写类似的东西

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

因为从 VS10 开始的 MSVC 优化器会忽略此类“提示”。

由于我更喜欢​​在代码中首先处理错误，因此我编写的代码似乎效率较低。 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 4

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

Answer 5

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

属性提案的最新版本可以在http://wg21.link/p0479找到

原始属性proposal可以从http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/p0479r0.html找到

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，或者在程序更改时它们会变得不正确。

Answer 6

我知道这个问题是关于 Visual Studio 的，但我会尽量回答尽可能多的编译器（包括 Visual Studio）……

十年后有进步！截至 Visual Studio 2019 MSVC 仍然不支持这样的东西（即使它是 the most popular builtin/intrinsic），但正如 Pauli Nieminen 上面提到的 C++20 有 likely / unlikely attributes 可用于创建可能/不太可能的宏和 MSVC 通常很快就添加了对新 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，即使那时也只应用于标签，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test on Compiler Explorer：

#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))

您可能希望围绕它使用#ifdef 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
• 叮当
• ICC 至少从 13 年开始，可能更长。
• Oracle Development Studio 12.6+，但仅限于 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 起
• TinyCC 从 0.9.27 开始

GCC 9+ 也支持__builtin_expect_with_probability。它在其他任何地方都不可用，但希望有朝一日......试图弄清楚是否使用 ilkely/unlikely 需要大量的猜测 - 你只需设置概率并且编译器（理论上）会做正确的事情。

此外，clang 支持 __builtin_unpredictable（从 3.8 开始，但使用 __has_builtin(__builtin_unpredictable) 对其进行测试）。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结束并准备就绪，您可能会对我的一个项目感兴趣，Hedley。它是一个单一的公共域 C/C++ 头文件，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。它还没有 C++20 版本，但是it should be there soon...

即使您不想在项目中使用 Hedley，您也可能希望检查那里的实现，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 Hedley 应该始终是最新的。

Answer 7

现在 MS said 他们已经实现了likely/unlikely attributes

但实际上使用“可能”和不使用并没有什么区别。

我已经编译了这些代码并且生成了相同的result。

    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

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

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

请参阅 demo on Godbolt's compiler explorer 以显示差异。

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跳转将用于不太可能的分支。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 部分来实现相同的目的，根据需要否定条件。

请注意，这种优化的效果是微乎其微的。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。