在Linux內核中likely和unlikely函數有兩種（只能兩者選一）實現方式，它們的實現原理稍有不同，但作用是相同的，下面將結合linux-2.6.38.8版本的內核代碼來進行講解。
1、對__builtin_expect的封裝
它們的源代碼如下：
- /* linux-2.6.38.8/include/linux/compiler.h */
- # define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
- # define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)
<span style="font-family:SimHei;font-size:18px;">/* linux-2.6.38.8/include/linux/compiler.h */
# define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
# define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)</span>__builtin_expect 是GCC的內置函數，用來對選擇語句的判斷條件進行優化，常用於一個判斷條件經常成立（如likely）或經常不成立（如unlikely）的情況。
__builtin_expect的函數原型爲long __builtin_expect (long exp, long c)，返回值爲完整表達式exp的值，它的作用是期望表達式exp的值等於c（注意，如果exp == c條件成立的機會佔絕大多數，那麼性能將會得到提升，否則性能反而會下降）。
在普通的應用程序中也可以使用__builtin_expect，如下面的例子：
- #include <stdio.h>
- int main(void)
- {
- int a;
- scanf("%d", &a);
- if(__builtin_expect(a, 4))
- printf("if: a = %d\n", a);
- else
- printf("else: a = %d\n", a);
- return 0;
- }
<span style="font-family:SimHei;font-size:18px;">#include <stdio.h>
int main(void)
{
int a;
scanf("%d", &a);
if(__builtin_expect(a, 4))
printf("if: a = %d\n", a);
else
printf("else: a = %d\n", a);
return 0;
}
</span>分別輸入整數0到4來進行5次測試，它們的輸出分別爲：
- else: a = 0
- if: a = 1
- if: a = 2
- if: a = 3
- if: a = 4
<span style="font-family:SimHei;font-size:18px;">else: a = 0
if: a = 1
if: a = 2
if: a = 3
if: a = 4
</span>注意，在上例中只有輸入整數0的時候才執行else後的打印語句，也就是說__builtin_expect(a, 4)函數的值就是表達式a的值。
記住，它們只是用來提升性能的優化手段，並不會改變原來表達式的值。
2、使用__branch_check__函數
它們的源代碼如下：
- /* linux-2.6.38.8/include/linux/compiler.h */
- # ifndef likely
- # define likely(x) (__builtin_constant_p(x) ? !!(x) : __branch_check__(x, 1))
- # endif
- # ifndef unlikely
- # define unlikely(x) (__builtin_constant_p(x) ? !!(x) : __branch_check__(x, 0))
- # endif
<span style="font-family:SimHei;font-size:18px;">/* linux-2.6.38.8/include/linux/compiler.h */
# ifndef likely
# define likely(x) (__builtin_constant_p(x) ? !!(x) : __branch_check__(x, 1))
# endif
# ifndef unlikely
# define unlikely(x) (__builtin_constant_p(x) ? !!(x) : __branch_check__(x, 0))
# endif</span>（1）、先使用內置函數__builtin_constant_p忽略表達式x爲常量的情況 （這而的!!(x)爲什麼不寫成x呢？）
__builtin_constant_p也是GCC的內置函數，函數原型爲int __builtin_constant_p(exp)，用於判斷表達式exp在編譯時是否是一個常量，如果是則函數的值爲整數1，否則爲0，如下面的例子：
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #define VALUE 5
- int main(void)
- {
- char *ptr = NULL;
- int num, count;
- ptr = malloc(20);
- num = __builtin_constant_p(ptr) ? 20 : 20 + 10;
- printf("num = %d\n", num);
- free(ptr);
- count = __builtin_constant_p(VALUE) ? 20 + VALUE : 10;
- printf("count = %d\n", count);
- return 0;
- }
<span style="font-family:SimHei;font-size:18px;">#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define VALUE 5
int main(void)
{
char *ptr = NULL;
int num, count;
ptr = malloc(20);
num = __builtin_constant_p(ptr) ? 20 : 20 + 10;
printf("num = %d\n", num);
free(ptr);
count = __builtin_constant_p(VALUE) ? 20 + VALUE : 10;
printf("count = %d\n", count);
return 0;
}
</span>例子的輸出結果：
- num = 30
- count = 25
<span style="font-family:SimHei;font-size:18px;">num = 30
count = 25
</span>例子中的ptr爲指針變量，所以__builtin_constant_p(ptr)的值爲0，num的值爲30。
（2）、函數__branch_check__的實現
- /* linux-2.6.38.8/include/linux/compiler.h */
- #define __branch_check__(x, expect) ({ \
- int ______r; \
- static struct ftrace_branch_data \
- __attribute__((__aligned__(4))) \
- __attribute__((section("_ftrace_annotated_branch"))) \
- ______f = { \
- .func = __func__, \
- .file = __FILE__, \
- .line = __LINE__, \
- }; \
- ______r = likely_notrace(x); \
- ftrace_likely_update(&______f, ______r, expect); \
- ______r; \
- })
<span style="font-family:SimHei;font-size:18px;">/* linux-2.6.38.8/include/linux/compiler.h */
#define __branch_check__(x, expect) ({ \
int ______r; \
static struct ftrace_branch_data \
__attribute__((__aligned__(4))) \
__attribute__((section("_ftrace_annotated_branch"))) \
______f = { \
.func = __func__, \
.file = __FILE__, \
.line = __LINE__, \
}; \
______r = likely_notrace(x); \
ftrace_likely_update(&______f, ______r, expect); \
______r; \
})</span>使用它來檢查判斷條件並記錄likely判斷的預測信息，之後根據預測信息進行相應的優化以提升性能。
函數__branch_check__的返回值爲______r的值，也就是參數x的值。