一個(gè)代碼標(biāo)記讓性能飆升:聊聊 C++20 的分支預(yù)測(cè)
想象一下,你是一個(gè)賭場(chǎng)里的老手,看到一個(gè)新手在那里玩硬幣猜正反面。你偷偷發(fā)現(xiàn)這枚硬幣有點(diǎn)特別 - 正面朝上的概率高達(dá) 90%!這時(shí)候,你肯定會(huì)毫不猶豫地押正面對(duì)吧?
C++20 就給我們帶來(lái)了這樣一個(gè)"押寶"的小技巧 -[[likely]] 和[[unlikely]] 屬性。它們就像是我們?cè)诰幾g器耳邊悄悄說(shuō)的小秘密:"psst...這條路徑超常用的!"或者"噓...這條路基本上不會(huì)走的~"
來(lái)聊聊分支預(yù)測(cè)這件有趣的事
讓我們先來(lái)看個(gè)超級(jí)簡(jiǎn)單的例子:
bool validate_user_input(int value) {
if ([[likely]] (value >= 0 && value <= 100)) { // 乖寶寶們都會(huì)輸入正確的值 ??
return true;
}
return fal
想啊,正常人都會(huì)乖乖輸入0-100之間的數(shù)字對(duì)吧?所以我們就告訴編譯器:"這個(gè)if條件啊,基本都會(huì)成立的~" ??
哎呀,再來(lái)看看文件處理的場(chǎng)景:
void process_file(const std::string& filename) {
std::ifstream file(filename);
if ([[unlikely]] (!file.is_open())) { // 這種倒霉事應(yīng)該很少發(fā)生吧? ??
throw std::runtime_error("哎呀呀,文件打不開(kāi)啦!");
}
// 開(kāi)心地處理文件去咯... ??
}
文件打不開(kāi)?這種倒霉事情應(yīng)該很少發(fā)生吧!所以我們就貼心地提醒編譯器:"別太擔(dān)心這段代碼啦~" ?? 讓我?guī)湍阒貙戇@部分內(nèi)容,用更輕松有趣的方式來(lái)講解 ??
來(lái)個(gè)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求處理的實(shí)戰(zhàn)案例 - 讓代碼也能讀懂人心!
想象你是一個(gè)超級(jí)忙碌的網(wǎng)站管理員,每天要處理成千上萬(wàn)的請(qǐng)求。要是能提前知道哪些請(qǐng)求最可能成功,哪些可能出問(wèn)題,是不是很棒呢?就像你有了一個(gè)水晶球一樣! ??
首先,我們來(lái)定義一下可能遇到的情況,就像給不同的客人貼上標(biāo)簽一樣 ???:
enum class ResponseStatus {
SUCCESS, // 完美顧客,點(diǎn)贊!?
RATE_LIMITED, // 太熱情的顧客,需要冷靜一下 ??
SERVER_ERROR // 糟糕,是我們自己的問(wèn)題啦 ??
};
就像餐廳的服務(wù)員會(huì)先看看客人有沒(méi)有預(yù)約一樣,我們也要先檢查一下請(qǐng)求是不是太頻繁啦 ???:
ResponseStatus handle_request(const Request& req) {
if ([[unlikely]] (is_rate_limited(req))) {
log_rate_limit_event(req); // 悄悄記下來(lái),以后要注意這位客人哦 ??
return ResponseS
哎呀,這種情況很少見(jiàn)啦,就像餐廳里很少遇到一直按服務(wù)鈴的客人一樣!所以我們用[[unlikely]] 來(lái)標(biāo)記它 ??
然后是我們最喜歡的部分 - 處理正常的請(qǐng)求!就像給??头?wù)一樣,又快又穩(wěn) ??♂?:
if ([[likely]] (process_request(req))) {
log_success(req); // 開(kāi)心地畫(huà)個(gè)小星星 ?
return ResponseStatus::SUCCESS;
}
看到[[likely]] 了嗎?這就像是告訴編譯器:"這位是我們的??停瑴?zhǔn)備好VIP通道!"
最后,總要為那些意外情況做準(zhǔn)備,雖然我們希望永遠(yuǎn)用不到它:
log_error(req); // 遇到問(wèn)題記得道歉 ??
return ResponseStatus::SERVER_ERROR;
}
這整個(gè)過(guò)程就像是訓(xùn)練一個(gè)超級(jí)聰明的服務(wù)員 - 知道哪些客人最常來(lái),哪些情況很少發(fā)生。這樣一來(lái),服務(wù)效率就蹭蹭往上漲啦!
記住哦,這些標(biāo)記就像是給代碼的小提示,就像你悄悄告訴新來(lái)的服務(wù)員:"這桌客人最愛(ài)點(diǎn)什么"一樣。適當(dāng)使用,讓你的程序跑得更歡快!
溫馨提示:別在每個(gè)if語(yǔ)句上都貼標(biāo)簽,就像不是每個(gè)客人都需要VIP待遇一樣,用在刀刃上才最有效果哦!
溫馨小貼士 - 如何優(yōu)雅地使用這對(duì)魔法屬性
嘿,各位碼農(nóng)小伙伴們!今天讓我們來(lái)聊聊如何優(yōu)雅地使用這對(duì)神奇的屬性標(biāo)記。它們就像是你和編譯器之間的小紙條,悄悄告訴它一些"內(nèi)部消息" ??
想象你是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的賭場(chǎng)荷官,你知道哪些牌最可能出現(xiàn),哪些情況少之又少。這就是[[likely]] 和[[unlikely]] 的精髓所在!來(lái)看看這個(gè)處理用戶登錄的例子:
bool handle_login(const User& user) {
if ([[likely]] (user.has_valid_token())) { // 大多數(shù)用戶都是好孩子呢~ ??
return process_login(user);
}
// ...
}
看到?jīng)]?我們用[[likely]] 標(biāo)記了正常登錄的路徑,因?yàn)榻^大多數(shù)用戶都是帶著有效令牌來(lái)的嘛!就像餐廳里的客人大多都會(huì)帶錢包一樣 ??
再來(lái)看看錯(cuò)誤處理的場(chǎng)景:
void save_document(const Document& doc) {
if ([[unlikely]] (disk_space_low())) { // 這種倒霉事可不常見(jiàn) ??
throw std::runtime_error("哎呀,硬盤空間不夠啦!");
}
// 開(kāi)心地保存文檔...
}
瞧,對(duì)于那些很少發(fā)生的情況,我們就貼心地用[[unlikely]] 提醒編譯器:"別太操心這段代碼啦,它基本上不會(huì)運(yùn)行的~"
不過(guò)要記住哦,這就像是調(diào)味料,放太多反而會(huì)破壞美味 ?? 不要在每個(gè) if 語(yǔ)句上都撒上這種"魔法粉末"!只在那些真正重要,真正有明顯傾向性的地方使用它。
比如說(shuō):
void process_game_action(const Action& action) {
if ([[likely]] (action.is_movement())) { // 玩家總是在跑來(lái)跑去呢!??♂?
handle_movement(action);
} else if ([[unlikely]] (action.is_rare_skill())) { // 大招可不是隨便放的!?
handle_rare_skill(action);
}
就像你不會(huì)對(duì)每個(gè)路過(guò)的人都說(shuō)"你好"一樣,這些屬性也要用在刀刃上。記住,它們只是小建議,不會(huì)改變你的代碼邏輯,但用對(duì)了地方,就能讓你的程序跑得歡快得像只小兔子!
所以,親愛(ài)的碼農(nóng)們,讓我們明智地使用這對(duì)魔法屬性,讓代碼既優(yōu)雅又高效!就像廚師恰到好處地使用調(diào)味料一樣,讓程序更有"滋味"~
揭秘編譯器和CPU的小把戲 - 是魔法嗎?不,是科技!
嘿,小伙伴們!今天讓我們一起來(lái)扒一扒[[likely]] 和[[unlikely]] 這對(duì)神奇兄弟背后的故事。它們就像是我們給編譯器寫的小紙條,悄悄告訴它一些"內(nèi)部消息"
想象一下,編譯器就像一個(gè)超級(jí)勤勞的圖書(shū)管理員。當(dāng)它看到我們的"小紙條"時(shí),它會(huì)做一些神奇的事情...
首先,它會(huì)像整理書(shū)架一樣重新安排代碼的位置 ??:
if ([[likely]] (is_valid_user())) {
// 這段代碼會(huì)被放在"暢銷書(shū)區(qū)" ??
process_request();
} else {
// 這段代碼會(huì)被收到"偏僻角落" ??
handle_error();
}
就像圖書(shū)館會(huì)把熱門書(shū)籍放在顯眼的位置一樣,編譯器也會(huì)把常用的代碼路徑放在更容易訪問(wèn)的地方呢!
然后,讓我們來(lái)偷偷看看CPU和編譯器之間的小秘密吧!?? 就像兩個(gè)好朋友在傳紙條一樣,編譯器會(huì)用一些特殊的暗號(hào)來(lái)跟CPU交流:
; 快來(lái)看看這些神奇的CPU指令,它們就像是編譯器和CPU之間的暗號(hào)! ?? test eax, eax jne likely_path ; 編譯器悄悄對(duì)CPU說(shuō):"psst...這條路超好走的!" ?? jmp else_branch ; 這條路就像是備用方案啦~ ?? likely_path: ; 這里是我們的主角 - 最常用的代碼要住在這個(gè)黃金位置 ?
這就像是給CPU一個(gè)劇透:"待會(huì)兒這個(gè)分支八成會(huì)執(zhí)行!" ??
說(shuō)到效果...哇塞!這簡(jiǎn)直就像是給代碼裝上了小火箭 ??:
- 猜對(duì)了:CPU歡呼雀躍,1-3個(gè)時(shí)鐘周期就搞定! ?
- 猜錯(cuò)了:CPU委屈巴巴,要花15-20個(gè)周期才能改正... ??
來(lái)看個(gè)實(shí)際的例子,假設(shè)我們?cè)趯懸粋€(gè)緩存系統(tǒng):
class Cache {
public:
Value get_value(const Key& key) {
if ([[likely]] (cache_.contains(key))) {
return cache_[key]; // 耶!緩存命中啦~ ??
}
return load_from_disk(key); // 糟糕,要讀硬盤了... ??
}
private:
std::unordere
這就像是去便利店買東西 - 大部分時(shí)候貨架上都有(緩存命中),偶爾才需要去倉(cāng)庫(kù)找(讀硬盤)。所以我們用[[likely]] 告訴CPU:"放心啦,貨架上基本都有的~" ??
不過(guò)要記住哦,這些標(biāo)記要像放調(diào)味料一樣適量使用。你看這個(gè)例子就不太合適:
// 這樣用就有點(diǎn)尷尬了... ??
if ([[likely]] (user_input % 2 == 0)) {
handle_even(); // 這完全是50/50的概率啊喂!
} else {
handle_odd();
}
這就像是在擲骰子的時(shí)候說(shuō)"我覺(jué)得會(huì)是6!" - 純屬瞎猜嘛! ??
相反,這樣用就很棒:
void save_file(const std::string& content) {
if ([[unlikely]] (disk_full())) {
throw std::runtime_error("哎呀,硬盤滿啦!"); // 這種倒霉事確實(shí)很少見(jiàn) ??
}
// 開(kāi)心地保存文件...
}
記住啦,這些小標(biāo)記就像是給代碼加的"調(diào)味料" - 放對(duì)地方能讓程序更美味,放錯(cuò)地方就... emmm... ??
最后的小貼士:這些標(biāo)記不會(huì)改變你的代碼邏輯,它們只是給CPU一些溫馨提示。就像是告訴你朋友"這家店的紅燒肉超好吃" - 建議歸建議,具體好不好吃還得自己嘗嘗!