静态变量优化的C分支

让我先说一下，我没有分析过这段代码，它也不是一条关键路径。这主要是出于我自己的好奇心

我有一个函数，它将静态int声明/定义为一个已知的错误值，这将导致代码执行分支。然而，如果该功能成功，我确信该分支将永远不会被执行。是否对此进行编译时优化？特别是GNU/gcc/glibc

所以我有这个：

static unsigned long volatile *getReg(unsigned long addr){

    static int fd = -1;

    if (fd < 0){
        if (fd = open("file", O_RDWR | O_SYNC) < 0){
            return NULL;
        }
    }
}

static unsigned long volatile*getReg（unsigned long addr）{
静态int fd=-1；
如果（fd<0）{
如果（fd=打开（“文件”，O|RDWR | O|U同步）<0）{
返回NULL；
}
}
}

因此，一旦函数成功完成（如果此函数返回null，我将退出程序），我知道fd将对所有未来调用有效，并且永远不会执行第一个分支。我知道有内置的expect（）宏，所以我可以编写

if (__builtin_expect((fd<0),0){

---

if（\uuuuu内置\uexpect（（fd将函数一分为二，在它们自己的源文件中…并让调用方担心：）

简单的回答是“不”

我的意思是，当然，你可能会玩一些小把戏，比如指向函数的指针，猴子修补你的代码等等，但这几乎肯定比仅仅做测试要慢

分支只有在被错误预测时才是昂贵的。
\u内置的expect
将安排确保该分支仅在第一次被错误预测

这里您实际上是在谈论一个或两个周期，甚至可能不是，这取决于CPU在代码附近执行的其他操作

[更新]

如果像这样的东西确实每秒被调用数百万次或数十亿次，您可以通过重构代码来处理它，以便尽早初始化
fd
，然后重复使用它，而不必费心进行测试。例如，您可以在main（）顶部附近添加一个
initGlobalState（）；
调用，然后打开文件。（您需要一个相应的
destroyGlobalState（）；
来再次关闭它。）

当然，文件描述符是一个可怕的例子，因为对它所做的任何操作都将花费远远超过一个或两个周期的时间

<>在C++中，构造函数、析构函数和这种方法使得非常自然，顺便说一下，
 < P> <代码> Bug BuffiTynION/<代码>只是一个提示。它帮助编译器生成更好的代码。例如，重新排列跳跃标签，使主线代码在内存中不断对齐，这使得它对代码缓存线更友好，更容易。从主内存等获取。运行配置文件引导优化甚至更好

我看不到您的代码中有任何锁定，因此我假设不应该同时从多个线程调用此函数。在这种情况下，您必须将
fd
移出函数范围，以便不应用双重检查锁定。然后，重新排列代码（这是GCC应该对分支提示执行的操作，但您知道…）。此外，如果您经常访问文件描述符，可以将其从主内存/缓存线复制到寄存器中。代码如下所示：

static int g_fd = -1;

static unsigned long volatile *getReg(unsigned long addr)
{
    register int fd = g_fd;

    if (__builtin_expect ((fd > 0), 1))
    {
on_success:
        return NULL; // Do important stuff here.
    }

    fd = open("file", O_RDWR | O_SYNC);

    if (__builtin_expect ((fd > 0), 1))
    {
        g_fd = fd;
        goto on_success;
    }

    return NULL;
}

但是请不要把这当回事。系统调用和文件I/O非常糟糕，所以像这样优化东西没有任何意义（除了一些例外）

如果你真的想调用一次，那么最好将文件打开转移到一个单独的函数中，该函数调用一次，然后再调用其他函数。是的，请查看GCC的配置文件反馈和LTO。这将帮助你在不花费太多时间的情况下获得好的结果。
解决此问题的方法之一是使用函数指针调用该方法。将函数ptr初始化为长函数，并在第一次调用结束时将其设置为无需额外初始化的版本

这就是说，这听起来像是一个绝对的维护噩梦，当然不值得避免一个分支-但是你要去掉这个分支..（当然要去掉函数内联的任何机会，这取决于函数的长度几乎肯定是有害的）对于任何好奇的人，这就是我提出的。请注意，这是一个更大的、长期运行的程序的模块。此外，它还没有经过审查，基本上是一个糟糕的黑客行为

__attribute__((noinline)) static unsigned int volatile *get_mem(unsigned int addr) {
    static void *map = 0 ;
    static unsigned prevPage = -1U ;
    static int fd = -1;
    int poss_err = 0;
    register unsigned page = addr & ~MAP_MASK ;

    if ( unlikely(fd < 0) ) {
        if ((fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) < 0) {
            longjmp(mem_err, errno);
        }
    }
    if ( page != prevPage ) {
        if ( map ) {
            if (unlikely((munmap(map,MAP_SIZE) < 0))) poss_err = 1;
        }
        if (unlikely((map = mmap(0, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, page )) == MAP_FAILED)) longjmp(mem_err, errno);

        prevPage = page ;
    }
    return (unsigned int volatile *)((char *)map+(addr & MAP_MASK));
}

static void set_reg(const struct reg_info * const r, unsigned int val)
{
    unsigned int volatile * const mem = get_mem(r->addr);
    *mem = (*mem & (~(r->mask << r->shift))) | (val << r->shift);
}

// This isn't in the final piece. There are several entry points into this module. Just an example

static int entryPoint(unsigned int value){

    if (setjmp(mem_err)!=0) {
        // Serious error
        return -1;
    }

    for (i=0; i<n; i++) {
        if (strlen(regs[i].name) == strlen(name) &&
                strncmp(regs[i].name, name, strlen (name))==0) {

            set_reg(&regs[i], value);
            return value;
        }
    }
}

\uuuuuuuuuuuuuuu属性（（noinline））静态无符号int volatile*get\u mem（无符号int addr）{
静态void*map=0；
静态无符号prevPage=-1U；
静态int fd=-1；
int poss_err=0；
注册无符号页面=地址&~MAP\u掩码；
如果（不太可能（fd<0））{
如果（（fd=open（“/dev/mem”，O|RDWR | O|u SYNC））<0）{
longjmp（mem_err，errno）；
}
}
如果（第页！=上一页）{
如果（地图）{
如果（不太可能（（munmap（map，map_SIZE）<0））poss_err=1；
}
如果（不太可能（（map=mmap（0，map_大小，PROT_读，PROT_写，map_共享，fd，page））==map_失败））longjmp（mem_err，errno）；
prevPage=第页；
}
返回（无符号int volatile*）（（char*）map+（addr&map_MASK））；
}
静态void set_reg（常量结构reg_info*常量r，无符号int val）
{
无符号int volatile*const mem=get_mem（r->addr）；
*mem=（*mem&（~（r->mask-shift））|（val-shift）；
}
//这不在最后一部分。这个模块有几个入口点。只是一个例子
静态int入口点（无符号int值）{
if（setjmp（mem_err）！=0）{
//严重错误
返回-1；
}
对于（i=0；iShort of self-modification code），我认为没有办法避免条件（或等价的函数指针）在一种情况下，您期望的行为会根据条件而有所不同！但这并不能消除条件检查。它只是将其移到其他地方。现在它需要多条指令，因为它必须查找函数地址等。即使您需要调用
getReg
100万次，条件也只测试一次
static int g_fd = -1;

static unsigned long volatile *getReg(unsigned long addr)
{
    register int fd = g_fd;

    if (__builtin_expect ((fd > 0), 1))
    {
on_success:
        return NULL; // Do important stuff here.
    }

    fd = open("file", O_RDWR | O_SYNC);

    if (__builtin_expect ((fd > 0), 1))
    {
        g_fd = fd;
        goto on_success;
    }

    return NULL;
}

__attribute__((noinline)) static unsigned int volatile *get_mem(unsigned int addr) {
    static void *map = 0 ;
    static unsigned prevPage = -1U ;
    static int fd = -1;
    int poss_err = 0;
    register unsigned page = addr & ~MAP_MASK ;

    if ( unlikely(fd < 0) ) {
        if ((fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) < 0) {
            longjmp(mem_err, errno);
        }
    }
    if ( page != prevPage ) {
        if ( map ) {
            if (unlikely((munmap(map,MAP_SIZE) < 0))) poss_err = 1;
        }
        if (unlikely((map = mmap(0, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, page )) == MAP_FAILED)) longjmp(mem_err, errno);

        prevPage = page ;
    }
    return (unsigned int volatile *)((char *)map+(addr & MAP_MASK));
}

static void set_reg(const struct reg_info * const r, unsigned int val)
{
    unsigned int volatile * const mem = get_mem(r->addr);
    *mem = (*mem & (~(r->mask << r->shift))) | (val << r->shift);
}

// This isn't in the final piece. There are several entry points into this module. Just an example

static int entryPoint(unsigned int value){

    if (setjmp(mem_err)!=0) {
        // Serious error
        return -1;
    }

    for (i=0; i<n; i++) {
        if (strlen(regs[i].name) == strlen(name) &&
                strncmp(regs[i].name, name, strlen (name))==0) {

            set_reg(&regs[i], value);
            return value;
        }
    }
}