内核中的likely和unlikely

内核中的 likely() 与 unlikely()

在 2.6 内核中，随处可以见到 likely() 和 unlikely() 的身影，那么为什么要用它们？它们之间有什么区别？ 

首先要明确：

            if(likely(value)) 等价于 if(value)

            if(unlikely(value)) 也等价于 if(value)

也就是说 likely() 和 unlikely() 从阅读和理解代码的角度来看，是一样的！！！

这两个宏在内核中定义如下：

#define likely(x)       __builtin_expect((x),1)
#define unlikely(x)     __builtin_expect((x),0)

__builtin_expect() 是 GCC (version >= 2.96）提供给程序员使用的，目的是将“分支转移”的信息提供给编译器，这样编译器可以对代码进行优化，以减少指令跳转带来的性能下降。

__builtin_expect((x),1) 表示 x 的值为真的可能性更大；
__builtin_expect((x),0) 表示 x 的值为假的可能性更大。

也就是说，使用 likely() ，执行 if 后面的语句 的机会更大，使用unlikely()，执行else 后面的语句的机会更大。
例如下面这段代码，作者就认为 prev 不等于 next 的可能性更大，

if (likely(prev != next)) {
       next->timestamp = now;
        ...
} else {
        ...;
 }

通过这种方式，编译器在编译过程中，会将可能性更大的代码紧跟着起面的代码，从而减少指令跳转带来的性能上的下降。


下面以两个例子来加深这种理解：

第一个例子： example1.c

int testfun(int x)
{
        if(__builtin_expect(x, 0)) {
                              ^^^--- We instruct the compiler, "else" block is more probable
                x = 5;
                x = x * x;
        } else {
                x = 6;
        }
        return x;
}

在这个例子中，我们认为 x 为0的可能性更大

编译以后，通过 objdump 来观察汇编指令，在我的 2.4 内核机器上，结果如下：

# gcc -O2 -c  example1.c
# objdump -d  example1.o

Disassembly of section .text:

00000000 <testfun>:
   0:   55                      push   %ebp
   1:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
   3:   8b 45 08                mov    0x8(%ebp),%eax
   6:   85 c0                   test   %eax,%eax
   8:   75 07                   jne    11 <testfun+0x11>
   a:   b8 06 00 00 00          mov    $0x6,%eax
   f:   c9                      leave
  10:   c3                      ret
  11:   b8 19 00 00 00          mov    $0x19,%eax
  16:   eb f7                   jmp    f <testfun+0xf>

可以看到，编译器使用的是 jne （不相等跳转）指令，并且 else block 中的代码紧跟在后面。

 8:   75 07                   jne    11 <testfun+0x11>
 a:   b8 06 00 00 00          mov    $0x6,%eax


第二个例子： example2.c

int testfun(int x)
{
        if(__builtin_expect(x, 1)) {
                              ^^^ --- We instruct the compiler, "if" block is more probable
                x = 5;
                x = x * x;
        } else {
                x = 6;
        }
        return x;
}

在这个例子中，我们认为 x 不为 0 的可能性更大

编译以后，通过 objdump 来观察汇编指令，在我的 2.4 内核机器上，结果如下：

# gcc -O2 -c  example2.c
# objdump -d  example2.o

Disassembly of section .text:

00000000 <testfun>:
   0:   55                      push   %ebp
   1:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
   3:   8b 45 08                mov    0x8(%ebp),%eax
   6:   85 c0                   test   %eax,%eax
   8:   74 07                   je     11 <testfun+0x11>
   a:   b8 19 00 00 00          mov    $0x19,%eax
   f:   c9                      leave
  10:   c3                      ret
  11:   b8 06 00 00 00          mov    $0x6,%eax
  16:   eb f7                   jmp    f <testfun+0xf>

这次编译器使用的是 je （相等跳转）指令，并且 if block 中的代码紧跟在后面。

   8:   74 07                   je     11 <testfun+0x11>
   a:   b8 19 00 00 00          mov    $0x19,%eax