C++ 逻辑运算符和分支预测失败_C++_Performance_Compiler Optimization_Short Circuiting_Branch Prediction

C++ 逻辑运算符和分支预测失败

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考虑以下循环：

while((expressionA) & (expressionB)){
    // do something
}

其中

expressionA

和

expressionB

是

bool

类型的表达式，

expressionB

没有副作用。在这些条件下，这两种情况似乎是等价的（对吧？）

一个天真地从源代码中获取线索的（假设的）编译器将在

&&

版本中放置一个分支，我们最终将得到它

对于现代编译器（如当前的GCC），在任何情况下，

版本都会比

版本有显著的性能提升吗

我的猜测是否定的，因为：

如果
```
expressionB
```
足够便宜，编译器将识别出这一点并避免创建短路分支
如果
```
expressionB
```
足够昂贵，编译器将创建短路，因为：
- 如果
```
expressionA
```
  的概率不接近1.0，我们可以从短路中获得可观的平均性能增益
- 如果
```
expressionA
```
  的概率接近1.0，我们不会支付太多费用，因为分支预测往往会成功

如果expressionA有副作用，则无法避免。因为无法告诉优化器哪些情况最有可能发生，这使得像

If（a&&b&&c&&d&&e）

这样没有副作用但计算代价高昂的情况很难发生。理论上，C标准允许以任何顺序进行测试，因此，即使您将最昂贵的测试放在第一位，优化器也可能不会遵守。我发现，在GCC 5.2中，在一些简单的测试中，

运算符&

实际上会导致寄存器分配上的细微差异，但在分支方面与

运算符&&

相同（至少对于计算结果为

bool

的操作数）。正如M.M.所提到的，有一件事是，编译器无法真正找出这里的“便宜”是什么，因为投币表达式的概率/可预测性通常是基于仅在运行时提供的输入。它超越了基本的评估。我所看到的是短路应用于这两个操作符。@m.m.你能解释一下为什么你提到了

expressionA

的副作用吗？@Ike谢谢。我所说的“廉价表达式”只是指可以快速计算的表达式，因此从这个意义上讲，编译器可以找出什么是廉价的。概率当然重要，但作为一个单独的因素。以

expressionB

为例，它只是一个

bool

变量，其值在编译时是未知的，但已经被计算过（在运行时的这个时候），因为它的值在代码的其他地方已经需要了。该值“便宜”可用，在这种情况下短路（对于两个运营商中的任何一个）似乎都是浪费，特别是因为分支预测可能失败。

while((expressionA) && (expressionB)){
    // do something
}