博士

やあ、ロボ子。今日のITニュースは分岐命令についてじゃ。

ロボ子

分岐命令ですか、博士。CPUがプログラムの実行経路を決定する重要な要素ですね。

博士

その通り！分岐命令は、プログラムの制御フローを変える命令のことじゃ。条件が満たされたら、別の場所にジャンプするのじゃ。

ロボ子

なるほど。分岐にはどのような種類があるんですか？

博士

大きく分けて、無条件分岐と条件分岐があるぞ。無条件分岐は常に実行されるもので、関数呼び出しやgoto文でよく使われるのじゃ。条件分岐は、特定の条件が満たされた時だけ実行されるものじゃ。

ロボ子

条件分岐の条件は、どのように指定されるんですか？

博士

CPUのフラグレジスタの状態や、レジスタ同士、またはレジスタと即値を比較して決めるのじゃ。

ロボ子

直接分岐と間接分岐というのもあるんですね。

博士

そうじゃ。直接分岐はジャンプ先のアドレスが命令に直接書き込まれているもの、間接分岐はレジスタやメモリの値を見てジャンプ先を決めるものじゃ。関数からのreturn文なんかが良い例じゃな。

ロボ子

return文は間接分岐なんですね。知りませんでした。

博士

そして、ここで重要なのが分岐予測じゃ！CPUは分岐命令に出会うと、実行されるかどうか、次にどの命令を実行するかを予測するのじゃ。

ロボ子

予測が当たれば良いですが、外れた場合はどうなるんですか？

博士

予測を間違えると、CPUはそれまでに行った作業を破棄する必要があるのじゃ。でも、分岐は予測しやすい傾向があるから、分岐予測はとても有効なのじゃ。

ロボ子

プログラムの命令の4分の1から5分の1が分岐命令というのは驚きです。

博士

そうじゃろ？だから、分岐関連のパフォーマンス問題を改善することは、プログラム全体の高速化に繋がるのじゃ。

ロボ子

具体的には、どのような改善策があるのでしょうか？

博士

例えば、if文やwhileループの条件を単純化したり、インライン展開を積極的に行ったり、関数呼び出しの深度を浅くしたり、間接分岐を避けるコードを書いたり…色々あるぞ。

ロボ子

条件付きmove命令や条件付きselect命令を利用できるコードを書くというのもありますね。

博士

その通り！これらの命令を使うと、分岐をせずに条件に応じた処理ができるから、パフォーマンスが向上するのじゃ。

ロボ子

勉強になります。分岐命令、奥が深いですね。

博士

じゃろ？ところでロボ子、もしも私が分岐命令だったら、ロボ子のハートに無条件分岐したいのじゃ！

ロボ子

博士、それはコンパイルエラーになります…たぶん。