c++ - 在C++中，分支预测器是否预测隐式条件语句？

Question

在这段代码中，它被写成result += runs[i] > runs[i-1];，一个隐式条件语句。在C++中，分支预测器是否对此语句进行预测？还是我必须显式地使用if关键字来进行分支预测？

using namespace std; 
int progressDays(vector<int> runs) {
    if (runs.size() < 2) {return 0;}
    int result = 0;
    for (int i = 1; i < runs.size(); i++) {result += runs[i] > runs[i-1];}
    return result;
}

Answer 1

CPU不直接运行C++，而是运行机器代码。因此答案取决于您的C++如何编译为汇编代码/机器代码。 您在C++中表示程序逻辑的选择仅间接影响这一点。现代的编译器可以并将C++ if()语句转换为无分支的asm(也称为无分支)。 (对于GCC，在-O3上比在-O2上做得更加积极-参见gcc optimization flag -O3 makes code slower than -O2)
在大多数体系结构中，有许多种有效的方法可以将比较结果直接直接转换为0或1整数。 (或者以另一种方式无分支地递增，或者甚至更直接地递增，例如AArch64's csinc / csel / cinc指令，该指令进行条件增量，读取输入寄存器和标志。 因此，通常将x < y用作整数值可以进行无分支编译。

int conditional_inc(int x, int y, int z) {
    z += (x<y);
    return z;
}

例如 on the Godbolt compiler explorer

# x86-64 clang -O3
conditional_inc(int, int, int)
        xor     eax, eax        # prepare a zeroed register for setl of the low byte, to extend to 32-bit.  (x86 is annoyingly clunky and inefficient at this)
        cmp     edi, esi
        setl    al              # EAX = AL = (x<y) signed compare
        add     eax, edx        # EAX += z in the retval register
        ret

AArch64的效率更高，合并的增量和选择指令替代了xor-zero / setcc / add。

conditional_inc(int, int, int):
        cmp     w0, w1           // compare
        cinc    w0, w2, lt       // use the flags result, and the other 2 inputs.
        ret

所有这些，如x86-64 setcc 一样，都是ALU指令，不是控制(程序计数器无条件更改)，因此具有数据依赖性而不是控制依赖性，因此不需要分支预测，因为没有分支。 (最著名的此类指令可能是x86 cmovcc，但在这种情况下，只需要 setcc即可)

Is CMOVcc considered a branching instruction?

Why is a conditional move not vulnerable for Branch Prediction Failure?显示了一个使用cmov有条件地递增的asm示例。

通常，比较与分支是分开的。您可以比较，然后获得不分支的 bool(boolean) 值。 (分支确实需要分支，但这可以是对整数或 bool(boolean) 值零的隐式比较。)
因此 不是条件语句，它只是一个 bool(boolean) 值，用作整数。