C++ 函数指针上的分支预测

我有一个循环在一次又一次地运行。该循环内的逻辑取决于程序所处的模式。为了提高性能，我认为可以初始化函数指针数组functionPtr[]，这样就可以调用运行正确逻辑的functionPtrmode。循环将在许多循环中保持相同的模式（前面的数字未知，但有数千个）。该程序仅在intel x64计算机上运行，不需要可移植性

---

我希望CPU能够利用分支预测，但因为我的分支不是有条件的（在汇编级别上），但分支的位置确实取决于一个变量（functionPtr+mode）。CPU是否会尝试计算functionPtr+模式，并在管道中开始引入这些指令

分支预测适用于实际分支，在分支计算之前，我们不知道这些分支，分支计算告诉我们下一步将执行哪条指令。但由于在您的代码中，下一条指令是已知的，这取决于我们所处的模式，所以不需要任何预测，它们也不会在管道中等待

---

考虑到在模式更改和指令选项之间有足够的时间，管道每次都能成功地获取正确的指令，而无需任何额外的努力。

是的，最近的处理器可以（至少类似于）对间接跳转进行分支预测

从奔腾（英特尔第一个进行分支预测）到第一个奔腾IV，所有用于间接分支的都是分支目标缓冲区（BTB）。这意味着，当（并且仅当）目标与前一个目标完全相同时，他们才能正确地“预测”此类分支——这听起来似乎适合您的情况

---

从奔腾M/Prescott（最后一款奔腾IV）开始，英特尔改进了间接跳转的分支预测，使用了两级自适应预测器。如果我正确地理解了您的问题（即，您的循环将在许多连续迭代中以相同的目标执行，而这正是您所关心的），即使是BTB也足以满足您的目的。如果（例如）在连续数字的最低有效位上进行分支，那么两级预测器将变得更有用，因此，在一次迭代中跳转到一个目标，在下一次迭代中跳转到另一个目标，这是一种可预测的模式。对于这样的模式，BTB本身总是会错误地预测分支，但当前处理器中的两级预测器会正确地预测（在前两次迭代之后，因此可以检测到模式）。

来自Intel的微体系结构，AMD和VIA CPU——汇编程序员和编译器制造商的优化指南

第3.7节（对于砂桥，其他处理器在其他章节中） 间接跳转和呼叫的模式识别 间接跳转和间接调用（但不是返回）使用与分支指令相同的两级预测器进行预测

---

指向函数的指针是间接调用。< /p>与分支预测无关，但应该是好的——即使对于间接函数调用，也不应该有流水线停滞。我看到您正在使用C++。你不能创建两个从同一接口继承的类，然后根据模式实例化正确的类吗？如果只有少数情况，你可以将循环中的函数作为模板参数。在运行时选择（例如switch语句），一个包含循环的模板函数。请注意，这会增加代码大小。@Vincent，我认为这也有同样的问题，如果您有foo[mode].run（），那么您仍然有一个指向foo[mode]的指针要计算，还有一个函数要调用。无论如何，在我的例子中，run（）调用中所需的信息会修改下一次run（）调用中使用的变量，即使是对于不同的模式，因此将其保留在一个类中是有意义的。@Neil，当模式不可预测地在整个循环中切换时，这听起来似乎不起作用。间接分支仍然需要预测。当给定的分支每次都相同时，这是一个简单的预测，但它仍然使用BTB（分支目标缓冲区）中的条目。来自内存/寄存器的数据在解码时不可用，更不用说在解码前的提取时了，因此即使数据最近没有改变，仍然需要进行预测。除非您使用自修改机器代码重写相关的分支指令，否则目标在需要它的CPU部分并不容易获得。