[[likely]]が役立った話

この記事はstackoverflowで質問した内容の結論をまとめたものです．

正直， [[likely]] attribute なんて今まで一度も使ったことなかったです．

こんなコードを書いた

#include <stdio.h>
#define N 19

int main(void){
    int a[N];
    int ans = 0;

    for(int i = 0; i < N; ++i){
        a[i] = 0;
    }
    for(;;){
        int i;
        ++ans;
        for(i = N - 1; a[i] == 2; --i){
            if(i == 0){
                printf("%d\n", ans);
                return 0;
            }else{
                a[i] = 0;
            }
        }
        ++a[i];
    }
}

これは， 0 以上 3 未満の整数から重複を許して 19 個選ぶやり方 通りを，ループで数え上げて出力するコードです．

これを， gcc でコンパイルして実行時間をはかります．このとき， -O1 オプションを付けた場合と， -O2 オプションを付けた場合の 2 通りためしてみます．

すると，結果は次のようになりました（単位はすべて秒）：

オプション	1回目	2回目	3回目	4回目	5回目	平均
-O1	0.70	0.71	0.69	0.71	0.68	0.70
-O2	1.13	1.11	1.10	1.11	1.09	1.11

-O2 の方が遅い！！びっくりして stackoverflow で質問を投げたら， -O2 で有効になる最適化のうち，-falign-functions -falign-jumps -falign-labels -falign-loopsがどうやら悪い方に働いていると言われました．さらに [[likely]] attribute を付けることも提案されました．

[[likely]] [[unlikely]] って？

[[likely]] は，実行される確率の高い文に付けます．[[unlikely]] は，実行される確率の低い文に付けます．

付けてみた

今回，for(;;)文で無限ループを書いていて， 回はループが回ります． break されるのは最後の一回だけなので，この for 文は「ループが終了する確率より，続く確率の方がはるかに高い」ということになります．

そこで，次のように[[likely]]を付けてみます．

#include <stdio.h>
#define N 19

int main(void){
    int a[N];
    int ans = 0;

    for(int i = 0; i < N; ++i){
        a[i] = 0;
    }
    for(;;) [[likely]] {
        int i;
        ++ans;
        for(i = N - 1; a[i] == 2; --i){
            if(i == 0){
                printf("%d\n", ans);
                return 0;
            }else{
                a[i] = 0;
            }
        }
        ++a[i];
    }
}

すると……

オプション	1回目	2回目	3回目	4回目	5回目	平均
-O1	0.65	0.65	0.66	0.66	0.66	0.66
-O2	0.66	0.65	0.66	0.65	0.66	0.66

おお！ -O2 も速くなった！！

結論

[[likely]]でこんな影響が出ることも，あるんだなぁ