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c++ - 在 C++ 中，分支预测器是否预测隐式条件语句？

问题描述

在这段代码中，它是result += runs[i] > runs[i-1];一个隐式条件语句。在 C++ 中，分支预测器是否对此语句进行预测？还是我必须明确使用if关键字才能进行分支预测？

using namespace std; 
int progressDays(vector<int> runs) {
    if (runs.size() < 2) {return 0;}
    int result = 0;
    for (int i = 1; i < runs.size(); i++) {result += runs[i] > runs[i-1];}
    return result;
}

标签： c++syntaxconditional-statementsbranch-prediction

解决方案

CPU 不直接运行 C++，它们运行机器代码。所以答案取决于你的 C++ 如何编译成汇编/机器代码。 您在 C++ 中表达程序逻辑的选择只会间接影响这一点。现代编译器可以并将 C++if()语句的 if 转换为没有分支的 asm（也称为无分支）。（对于 GCC，这-O3比 at更积极地完成-O2- 请参阅gcc 优化标志 -O3 使代码比 -O2 慢）

在大多数架构中，有一些有效的方法可以直接将比较结果转换为 0 或 1 整数。（或以不同的方式无分支地递增，甚至更直接，例如AArch64 的csinc//指令进行条件递增，读取输入寄存器和标志） csel。所以通常使用整数值将无分支编译。cincx < y

int conditional_inc(int x, int y, int z) {
    z += (x<y);
    return z;
}

例如，在 Godbolt 编译器资源管理器上

# x86-64 clang -O3
conditional_inc(int, int, int)
        xor     eax, eax        # prepare a zeroed register for setl of the low byte, to extend to 32-bit.  (x86 is annoyingly clunky and inefficient at this)
        cmp     edi, esi
        setl    al              # EAX = AL = (x<y) signed compare
        add     eax, edx        # EAX += z in the retval register
        ret

AArch64 效率更高，组合增量和选择指令替换 xor-zero/setcc/add。

conditional_inc(int, int, int):
        cmp     w0, w1           // compare
        cinc    w0, w2, lt       // use the flags result, and the other 2 inputs.
        ret

所有这些，如 x86-64 setcc，只是 ALU 指令，而不是控制（程序计数器没有条件更改），因此具有数据依赖性而不是控制依赖性，因此不需要分支预测，因为没有分支。（最著名的此类指令可能是 x86 cmovcc，但在这种情况下只setcc需要）

通常，比较与分支是分开的。您可以进行比较，然后得到一个没有分支的布尔值。（分支确实需要一些东西来分支，但这可以是与整数或布尔值的零的隐式比较。）

所以这不是一个条件语句，它只是一个用作整数的布尔值。

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