1. 条件传送指令
日常编程中有很多根据某个条件对变量赋不同值这样的模式，比如：
int cmov(int num) {
int result = 10;
if(num<10){
result = 1;
}else{
result = 0;
}
return result;
}如果不进行编译优化会产出cmp-jump组合，即根据cmp比较的结果进行跳转。可以使用gcc -O0查看：
cmov(int):
push rbp
mov rbp, rsp
mov DWORD PTR [rbp-20], edi
int result = 10;
mov DWORD PTR [rbp-4], 10
cmp DWORD PTR [rbp-20], 9
jg .L2
mov DWORD PTR [rbp-4], 1
jmp .L3
.L2:
mov DWORD PTR [rbp-4], 0
.L3:
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
pop rbp
ret这里如果num>9就为result赋1，否则赋0。正因为跳转是条件的，CPU必须要等到条件成立才执行后面的指令（即数据依赖于条件），这会让处理器变慢，所以CPU通常会使用分支预测算法，提前执行某个概率更高的分支，即使这个时候条件没有成立。但问题是，这是预测不是断言，如果它预测条件成立进入A分支给R赋值V1，实际却是条件失败，应该继续B分支给R赋V2，那么CPU还需要额外撤销给R赋值V1。而条件传送系列指令(cmovcc,setcc)则不同，它根据EFLAGS的位条件性的选择给R赋V1还是V2，这样就没有分支预测失败的性能惩罚。回到上面的例子，使用gcc8的-O3可以看到产出的条件传送指令：
cmov(int):
xor eax, eax
cmp edi, 9
setle al
ret产出变短了，code cache能容纳下更多代码不说，这里setle会根据ZF结果，即小于等于9则给al赋1，否则赋0。这里我们又侧面证明了C++有条件表达式消除，那么HotSpot有吗？还真有，但是别高兴的太早...
2. HotSpot VM C1编译器中的条件表达式消除
在[Inside HotSpot] C1编译器工作流程及中间表示中我们提到C1编译器将字节码转化为机器码的过程分为多个阶段：
第一个阶段它生成HIR，一种C1内部用到的表示字节码的图结构。这个阶段同时也会对它进行优化，其中就包括本文要讨论的条件表达式消除(Condition expressions elimination)。但是在研究之前我们还需要一些准备工作，HotSpot无法直接查看虚拟机JIT产出的汇编，需要下载hsdis-amd64.dll，将它放在jdk/bin/server/目录下，然后虚拟机加上参数-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly。另外，为了确保虚拟机用C1编译方法，还要加上-Xcomp -XX:TieredStopAtLevel=1。
3. CEE示例
准备好后我们可以开始尝试，准备一段和上面gcc差不多的代码：
package com.github.kelthuzadx;
public class C1Optimizations {
public static int conditionalExpressionElimination(int depend){
if(depend<10){
return 1;
}else{
return 0;
}
}
public static void main(String[] args) {
conditionalExpressionElimination(1024);
}
}然后加上参数查看汇编形式的产出（实际上还是本地代码的，只是汇编形式输出而已）：
; Simplified
com/github/kelthuzadx/C1Optimizations.conditionalExpressionElimination(I)I
0x000001afb0a691c0: mov %eax,-0x9000(%rsp)
0x000001afb0a691c7: push %rbp
0x000001afb0a691c8: sub $0x30,%rsp ;*iload_0
0x000001afb0a691cc: cmp $0xa,%edx
0x000001afb0a691cf: jge L1 ;*if_icmpge
0x000001afb0a691d5: mov $0x1,%eax
0x000001afb0a691da: add $0x30,%rsp
0x000001afb0a691de: pop %rbp
0x000001afb0a691df: mov 0x120(%r15),%r10 ; 安全点
0x000001afb0a691e6: test %eax,(%r10) ; 轮询
0x000001afb0a691e9: retq ;*ireturn
L1:
0x000001afb0a691ea: mov $0x0,%eax
0x000001afb0a691ef: add $0x30,%rsp
0x000001afb0a691f3: pop %rbp
0x000001afb0a691f4: mov 0x120(%r15),%r10 ; 安全点
0x000001afb0a691fb: test %eax,(%r10) ; 轮询
0x000001afb0a691fe: retq
0x000001afb0a691ff: nop
0x000001afb0a69200: nop并没有优化？HotSpot不认为上面的Java代码是条件表达式（这是有原因的，可能也是个BUG，进一步交流请私信）。它认为的条件表达式是三元表达式(?:)：
package com.github.kelthuzadx;
public class C1Optimizations {
public static int conditionalExpressionElimination(int depend){
return depend>10?1:0;
}
public static void main(String[] args) {
conditionalExpressionElimination(1024);
}
}要确定是HotSpot认为这是条件表达式而不是我们认为这是条件表达式，得加上-XX:+PrintIR -XX:+PrintLIRWithAssembly参数，这样可以产出C1 HIR及其汇编表示。首先看看原始HIR：
IR after parsing
B4 [0, 0] -> B0 sux: B0
empty stack
inlining depth 0
__bci__use__tid____instr____________________________________
. 0 0 14 std entry B0
B0 (SV) [0, 3] -> B2 B1 sux: B2 B1 pred: B4
empty stack
inlining depth 0
__bci__use__tid____instr____________________________________
1 0 i5 10
. 3 0 6 if i4 <= i5 then B2 else B1
B1 (V) [6, 7] -> B3 sux: B3 pred: B0
empty stack
inlining depth 0
__bci__use__tid____instr____________________________________
6 0 i7 1
. 7 0 8 goto B3
stack [0:i7]
B3 (V) [11, 11] pred: B1 B2Stack:
0 i11 [ i7 i9]
stack [0:i11]
inlining depth 0
__bci__use__tid____instr____________________________________
. 11 0 i12 ireturn i11
B2 (V) [10, 11] -> B3 sux: B3 pred: B0
empty stack
inlining depth 0
__bci__use__tid____instr____________________________________
10 0 i9 0
. 11 0 10 goto B3
stack [0:i9]根据右边助记指令还是很好理解:
if i4<i5: // if(depend<10>)
return i7 // return 1
else
return i11 // return 0接着查看条件表达式消除(CEE)之后的HIR:
IR after CEE
B4 [0, 0] -> B0 sux: B0
empty stack
inlining depth 0
__bci__use__tid____instr____________________________________
. 0 0 14 std entry B0
B0 (SV) [0, 3] -> B3 sux: B3 pred: B4
empty stack
inlining depth 0
__bci__use__tid____instr____________________________________
1 0 i5 10
3 0 i15 0
3 0 i16 1
3 0 i17 i4 <= i5 ? i15 : i16
. 3 0 18 goto B3
stack [0:i17]
B3 (V) [11, 11] pred: B0
stack [0:i17]
inlining depth 0
__bci__use__tid____instr____________________________________
. 11 0 i12 ireturn i17i17的值视条件而定，如果条件i4<i5则i17为0，否则为1，最后返回。经过一番折腾，我们终于成功的让HotSpot对条件表达式做了一次消除。不过还没有结束，我们再看看HIR经过一系列步骤后最终生成的代码：
[Disassembling for mach='i386:x86-64']
2 std_entry
0x0000026a64f209a0: mov %eax,-0x9000(%rsp)
0x0000026a64f209a7: push %rbp
0x0000026a64f209a8: sub $0x30,%rsp
0x0000026a64f209ac: cmp $0xa,%edx
0x0000026a64f209af: mov $0x0,%eax
0x0000026a64f209b4: jle 0x0000026a64f209bf
0x0000026a64f209ba: mov $0x1,%eax
0x0000026a64f209bf: add $0x30,%rsp
0x0000026a64f209c3: pop %rbp
0x0000026a64f209c4: mov 0x120(%r15),%r10
0x0000026a64f209cb: test %eax,(%r10)
0x0000026a64f209ce: retq 很遗憾，即便是高层次上HIR做了条件表达式消除，后面低层次LIR到本地代码生成也没有产出cmov指令。
原文地址：https://www.cnblogs.com/kelthuzadx/p/10759438.html