详解Linux内核中likely()和unlikely()优化技巧

在GNU C编程中，`likely()`和`unlikely()`这两个关键字是编译器优化工具的一种高级用法，用于向编译器传达代码中的条件概率信息。它们在Linux内核开发中特别常见，旨在提高代码性能并辅助编译器进行更智能的指令调度。 **What are they? (它们是什么)** 在Linux内核代码中，`likely()`和`unlikely()`通常用于条件判断语句中，以表达一种条件发生的概率。这些关键字告诉编译器，如果紧跟其后的表达式在正常情况下为真（如`likely(bvl)`），那么可以假设这个条件很可能成立；相反，如果为`unlikely(!bvl)`，则表示这种情况发生的可能性较低。使用这些关键字，开发人员可以指导编译器进行以下操作： 1. **编译器优化**：编译器可以根据这些提示，在满足`likely()`条件时，假设后续代码路径会执行，从而可能跳过不必要的检查或执行更快的路径。而在`unlikely()`条件下，编译器可能会保留检查或选择其他优化策略，因为这种情况不常见。 2. **代码可读性**：虽然不是强制性的，但使用`likely()`和`unlikely()`有助于提高代码的可读性，使其他开发者明白作者对于某个条件的预期概率，即使没有注释也能理解这部分代码的意图。 3. **异常处理**：在处理潜在错误的情况下，使用`unlikely()`可以帮助定位和减少意外情况的影响，因为编译器知道在这种条件下执行异常处理代码更为合适。 **How to use them**: 使用`likely()`和`unlikely()`的关键在于编译器支持。在GCC（GNU Compiler Collection）等编译器中，这些关键字是GCC的特定扩展，需要在编译选项 `-fgnu-extensions` 或 `-std=gnu11`（或其他更高版本）启用。代码示例如下： ```c struct bio_vec *bvl = bvec_alloc(gfp_mask, nrvectors, &index); if (unlikely(!bvl)) { mempool_free(bio, bio_pool); bio = NULL; goto out; // 假设分配失败的情况较少见，编译器可能会优化跳转 } ``` 在上述代码中，如果`bvl`分配失败（`!bvl`为真），`unlikely()`标记表明这种情况不常见，编译器可能会将`bio`的清理操作与可能的错误路径合并，而不是在每次循环中都进行检查。 **注意事项**： - 这些关键字的效果依赖于编译器的优化级别，不是所有编译器都支持，或者效果不一定一致。 - 不应滥用`likely()`和`unlikely()`，因为编译器并不总是能准确预测概率，过度使用可能导致误导编译器，反而降低优化效果。 - 在代码审查和维护阶段，明确的注释比仅依赖于`likely()`和`unlikely()`更可靠，确保团队成员理解代码逻辑。 总结来说，`likely()`和`unlikely()`是GNU C中的优化工具，用于指导编译器在条件判断中的优化决策，以提高代码效率。在使用时要注意编译器支持、优化级别以及代码的可读性。