likely与unlikely在Linux kernel的区别

likely() 与 unlikely() 在 Linux kernel 中随处可见，那为什么要用它们？它们之间有什么区别呢？

首先明确：

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

也就是说 likely() 和 unlikely() 从阅读和理解的角度是一样的。

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)

这里的 __builtin_expect() 函数是 gcc(version >= 2.96) 的内建函数，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 后面的语句机会更大一些。

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后面的代码，从而减少指令跳转带来的性能上的下降。

这样 cache 在预取数据时可以尽量取到真正要跑的数据，增加了 cache 的命中率。

不用对 likely 和 unlikely 感到迷惑，须要知晓的就是 if(likely(a>b)) 和 if(a>b) 在功能上是等价的。示例代码：

#include xxx
#define unlikely(x) __builtin_exp ect(!!(x), 0)
#define likely(x) __builtin_exp ect(!!(x), 1)
int main()
{
   int a=2,b=4;
   
   if(unlikely(a<=b)){
       printf("in the unlikely,is not your expecting!n");
   } else {
       printf("in the unlikely, is your exp ectingn");
   }
   
   if(likely(a<=b)){
       printf("in the likely, is your exp ectingn");
   }
  return 0;
}

这样的写法，编译器在对代码进行优化时，就会知道第一个 if 判断后，很可能跑的是 else 语句，cpu 就会先对 else 进行取址。

总之，likely 和 unlikely 的功能就是增加 cache 的命中率，提高系统执行速度。