循環中分支預測的性能

Question

這兩個代碼片段之間會有明顯的速度差異嗎？天真地說，我認爲第二個片段會更快，因爲分支指令遇到的次數要少得多，但另一方面，分支預測器應該解決這個問題。還是會有可觀的開銷，儘管可預測的模式？假定不使用條件移動指令。

片段1：

for (int i = 0; i < 100; i++) { 
    if (a == 3) 
     output[i] = 1; 
    else 
     output[i] = 0; 
} 

片段2：

if (a == 3) { 
    for (int i = 0; i < 100; i++) 
     output[i] = 1; 
} else { 
    for (int i = 0; i < 100; i++) 
     output[i] = 0; 
} 

我不打算優化這些情況我自己，但我想知道更多有關的開銷甚至以可預測的模式分支。

Answer 1

由於a仍然是不變一旦進入循環，兩個代碼片段之間應該沒有太大的區別。

就個人而言，我更喜歡前者，除非分支預測器未能預測分支真的不太可能，因爲a在循環中保持不變。

此外，編譯器可以執行該優化：

• Loop unswitching

從而既代碼片段發射完全相同的機器指令。

Answer 2

你問了一個問題的表現沒有指定硬件（儘管從問題中我們可以推斷，它是具有分支預測結構中的一種），工具鏈，或編譯選項。總體而言，這只是另一種空間與速度的折衷，空間本身通常會影響速度（CPU指令和微碼緩存）。

唯一合理的答案是「性能會因處理器硬件和編譯器優化而變化。」