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分支预测的英文名字是“Branch Prediction”，如果大家在Google上搜索这个关键字，可以看到关于分支预测的很多内容。不过，要搞清楚分支预测是如何工作的，才是问题的关键。
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分支预测对程序的影响
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下面，我们先来看两段代码。
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代码1：
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#include?
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执行结果：?
@ubuntu:/data/study$ g++ fenzhi.cpp && ./a.out
21.6046
sum = 314931600000
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代码2：?
#include?
?
执行结果：?
@ubuntu:/data/study$ g++ fenzhi.cpp && ./a.out
8.52157
sum = 314931600000
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第一段代码生成随机数组后，没有进行排序；第二段代码对随机的数组进行排序，执行的时间上发生了非常大的差异。?
究竟发生了什么事情？
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导致他们结果不同的原因，就是分支预测。 ?简单来说，分支预测是CPU处理器对程序的一种预测，和CPU架构有关系，现在的很多处理器都有分支预测的功能。 ?CPU在执行这段代码的时候：?
if?(data[c] >= 128) sum += data[c];
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CPU会有一个提前预测机制，比如前面的执行结果都是true，那么下一次在判断if的时候，就会默认由true来处理，让下面的几条指令提前进入预装。
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当然，这个判断不会影响实际的结果输出，这个判断只是为了让CPU并行执行代码。
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CPU执行一条指令分为几个阶段：
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既然是分阶段执行，也就是我们正常说的pipeline（流水线执行）。 ?流水线的工人只要完成自己负责的内容就好了，没有必要去关心其他的人处理。 ?如果我有一段代码，如下：?
int?a = 0;
a?+= 1;
a?+= 2;
a?+= 3;
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从这个图上我们可以看到，我们认为是在执行 a = 0结束后，才会执行a+=1。 ?但是实际CPU是在执行a=0的第一条执行后，马上就去执行a+=1的第一条指令了。 ?也就因为这样，执行速度上得到了大幅度的提升。?但对于if() 语言，在没有分支预测的时候，我们需要等待if()执行出现结果后才能继续执行下一个代码。
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如果存在分支预测的情况：?
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通过比较我们可以发现，如果存在分支预测的时候，就让执行速度变快了。?
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如果预测失败，会不会就影响了执行的时间？答案是肯定的。
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在前面的例子中，没有对数组排序的情况下，分支预测大部分都会是失败的，这个时候就会在执行结束后重新取指令执行，会严重影响执行效率。
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而在排序后的例子中，分支预测一直处于成功的状态，CPU的执行速率得到大幅度的提升。
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如何解决性能下降问题？
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分支预测会存在一定的能性下降，想让性能提升的方法，就是不要使用这个该死的if语句。
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比如上面的代码，我们可以修改成这样：
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#include?
?
比如，我们看到的绝对值代码，里面也用了这样的思想。
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/**
?* abs - return absolute value of an argument
?* @x: the value. If it is unsigned type, it is converted to signed type first.
?* char is treated as if it was signed (regardless of whether it really is)
?* but the macro's return type is preserved as char.
?*
?* Return: an absolute value of x.
?*/
#define abs(x) __abs_choose_expr(x, long long,
????__abs_choose_expr(x, long,
????__abs_choose_expr(x, int,
????__abs_choose_expr(x, short,
????__abs_choose_expr(x, char,
????__builtin_choose_expr(
??????__builtin_types_compatible_p(typeof(x), char),
??????(char)({ signed?char?__x = (x); __x<0?-__x:__x; }),
??????((void)0)))))))
#define __abs_choose_expr(x, type, other) __builtin_choose_expr(
??__builtin_types_compatible_p(typeof(x), signed?type) ||
??__builtin_types_compatible_p(typeof(x), unsigned?type),
??({ signed?type __x = (x); __x < 0?? -__x : __x; }), other)
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当然，你也可以这样写：
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int?abs(int?i){
???if(i<0)
????return?~(--i);
??return?i;
}
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所以说，计算机的尽头是数学~
审核编辑：汤梓红
工商网监
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