最近遇到些比較語法糖的知識，記錄下來防止忘記。

1. likely與unlikely

likely與unlikely是Kernel中提供的兩個宏，在Linux 2.6版本中，兩個宏的定義如下：

#define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)

由于現(xiàn)代CPU都使用流水線的技術，在執(zhí)行當前機器指令時，下一條機器指令已經(jīng)被讀入寄存器；因此，使用likely與unlikely宏，使得程序員可以把條件判斷的分支概率分布情況告訴編譯器，從而提高流水線中指令命中的概率，提高執(zhí)行效率。
以下面一段代碼為例：

// 使用likely
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)

int main(int argc, char** argv)
{
    int num;
    num = atoi(argv[1]);
    int a = 1;
    int b = 2;

    if(likely(num == 0xFF))
    {
        printf("a=%d", a);
    }
    else
    {
        printf("b=%d", b);
    }
    return 0;
}

//使用unlikely
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)

int main(int argc, char** argv)
{
    int num;
    num = atoi(argv[1]);
    int a = 1;
    int b = 2;

    if(unlikely(num == 0xFF))
    {
        printf("a=%d", a);
    }
    else
    {
        printf("b=%d", b);
    }
    return 0;
}

上面兩個源碼文件唯一的差異就是在進行條件判斷的時候，使用了likely/unlikely，由此編譯產(chǎn)生的匯編機器碼差異如下：

匯編機器碼對比

可以看出，在likely/unlikely加持之下，GCC會有傾向性地安排匯編碼順序，提高執(zhí)行效率。

2. pthread_once執(zhí)行多線程唯一的初始化

有時候我們需要對一些posix變量只進行一次初始化，如果我們進行多次初始化程序就會出現(xiàn)錯誤。通常，一次性初始化經(jīng)常通過使用布爾變量來管理。控制變量被靜態(tài)初始化為0，而任何依賴于初始化的代碼都能測試該變量：如果變量值仍然為0，則它能實行初始化，然后將變量置為1。以后檢查的代碼將跳過初始化。

但是在多線程程序設計中，事情就變的復雜的多。如果多個線程并發(fā)地執(zhí)行初始化序列代碼，可能有2個線程發(fā)現(xiàn)控制變量為0，并且都實行初始化，而該過程本該僅僅執(zhí)行一次。pthread_once就可以解決這個問題。

int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine) (void))；

功能：pthread_once使用初值為PTHREAD_ONCE_INIT的once_control變量保證init_routine()函數(shù)在本進程執(zhí)行序列中僅執(zhí)行一次。

在多線程編程環(huán)境下，盡管pthread_once()調(diào)用會出現(xiàn)在多個線程中，init_routine()函數(shù)僅執(zhí)行一次，究竟在哪個線程中執(zhí)行是不定的，是由內(nèi)核調(diào)度來決定。

Linux Threads使用互斥鎖和條件變量保證由pthread_once()指定的函數(shù)執(zhí)行且僅執(zhí)行一次，而once_control表示是否執(zhí)行過。具體使用方法請參考以下代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

pthread_once_t once_instance = PTHREAD_ONCE_INIT;

void once_func(void)
{
    printf("once_func run in thread:%ld\n", pthread_self());
    return;
}

void * thread1(void* arg)
{
    pthread_t tid = pthread_self();
    printf("enter thread-%ld\n", tid);
    pthread_once(&once_instance, once_func);
    printf("leave thread-%ld\n", tid);
}

void * thread2(void* arg)
{
    pthread_t tid = pthread_self();
    printf("enter thread-%ld\n", tid);
    pthread_once(&once_instance, once_func);
    printf("leave thread-%ld\n", tid);
}

int main()
{
    pthread_t tid1, tid2;
    printf("test start\n");
    pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    printf("main thread exit\n");
    return 0;
}

運行結果如下：

test start
enter thread-140572446230272
once_func run in thread:140572446230272
leave thread-140572446230272
enter thread-140572437837568
leave thread-140572437837568
main thread exit

可見，once_func在多線程環(huán)境下只執(zhí)行了一次，證明pthread_once適用于多線程環(huán)境下只執(zhí)行一次（常見于初始化）的語義。