__builtin_expect

这个指令是gcc引入的，作用是允许程序员将最有可能执行的分支告诉编译器。这个指令的写法为：__builtin_expect(EXP, N)。 意思是：EXP==N的概率很大。

一般的使用方法是将__builtin_expect指令封装为likely和unlikely宏。这两个宏的写法如下.

#define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1) //x很可能为真       
#define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0) //x很可能为假

!!：第一次!

内核中的 likely() 与 unlikely()

首先要明确：

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

__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。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。

例子

/* test_builtin_expect.c  */
int test_likely(int x)
{
    if(LIKELY(x))
    {
        x = 5;
    }
    else
    {
        x = 6;
    }
    return x;
}
int test_unlikely(int x)
{
     if(UNLIKELY(x))
     {
        x = 5;
     }
     else
     {
        x = 6;
     }
     return x;
}

• 编译指令

  gcc -fprofile-arcs -O2 -c test_builtin_expect.c 
  objdump -d test_builtin_expect.o

• 结果

汇编小解：

• je【Jump if Equals】,在ZF被置位时跳转。je 是 jz 【Jump if Zero】的别名。
• test 指令用于两个操作数的按位AND运算，并根据结果设置标志寄存器，结果本身不会写回到目的操作数。

/* 代码解释 */
test %edi, %edi   ; set ZF to 1 if cl == 0
je 0x804f430  ; jump if ZF == 1
/* 等价于如下C代码 */
if(edi==0){
    goto 0x804f430
}

显然， 两次函数编译生成的汇编语句所使用的跳转指令不同。分析得知，__builtin_expect可尽量减少不必要的跳转。
故__builtin_expect仅告诉编译器优化，并无改变其对真值的判断