C語言分支預(yù)測失敗的代價：從條件跳轉(zhuǎn)指令到CPU流水線停滯的微觀優(yōu)化

現(xiàn)代CPU通過超標(biāo)量架構(gòu)、亂序執(zhí)行和深度流水線技術(shù)將指令處理能力推向極限，但分支指令(如if-else、循環(huán)控制)仍是性能的“阿喀琉斯之踵”。當(dāng)CPU的分支預(yù)測器誤判跳轉(zhuǎn)方向時，會導(dǎo)致流水線清空、指令重取等開銷，形成隱式的性能懲罰。本文將從CPU微架構(gòu)層面解析分支預(yù)測失敗的代價，結(jié)合C語言代碼示例，探討如何通過條件移動、循環(huán)展開和算法重構(gòu)減少分支誤預(yù)測，實現(xiàn)微觀層面的性能優(yōu)化。