• [转]C语言茶余饭后之if...else PK switch...case


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    在学校学C的那会儿,就已经知道switch...case的执行效率要相对if...else较高了(大体上讲),因为从字面上和逻辑上看,switch...case是不用像if...else那样做一系列比较判断就可以直接定位到相应的条件分支的。不过也没有深究过其中的原理。后来由于一偶然原因,就明白了其中的细节。今日碰巧看到一篇blog,是讲作者对此问题的思考,我觉得作者的理解大体上都是对的,不过下面跟帖的人,有人鄙夷,有人讽刺,实在是影响网容网貌,对作者本人也是没有起码的尊重,无法建立起平等的沟通,实在是不河蟹呀~~~:)

    switch...case与if...else的根本区别在于,switch...case会生成一个跳转表来指示实际的case分支的地址,而这个跳转表的索引号与switch变量的值是相等的。从而,switch...case不用像if...else那样遍历条件分支直到命中条件,而只需访问对应索引号的表项从而到达定位分支的目的。

    具体地说,switch...case会生成一份大小(表项数)为最大case常量+1的跳表,程序首先判断switch变量是否大于最大case常量,若大于,则跳到default分支处理;否则取得索引号为switch变量大小的跳表项的地址(即跳表的起始地址+表项大小*索引号),程序接着跳到此地址执行,到此完成了分支的跳转。如下代码(gcc编译,不开优化):

    int main()
    {
        int j = 0;
        int i = 1;

        switch (i)
        {
            case 1:
                j = 11;
                break;
            case 2:
                j = 22;
                break;
            case 3:
                j = 33;
                break;
            case 4:
                j = 44;
                break;
            case 10:
                j = 10;
       
            default:
                j = 88;
                break;
        }

        return 0;
    }

    这是编译后的部分汇编码:

        .file    "test.c"
        .text
    .globl main
        .type    main, @function
    main:
        leal    4(%esp), %ecx
        andl    $-16, %esp
        pushl    -4(%ecx)
        pushl    %ebp
        movl    %esp, %ebp
        pushl    %ecx
        subl    $16, %esp
        movl    $0, -8(%ebp)
        movl    $1, -12(%ebp)
        cmpl    $10, -12(%ebp)
        ja    .L2
        movl    -12(%ebp), %eax
        sall    $2, %eax
        movl    .L8(%eax), %eax
        jmp    *%eax
        .section    .rodata
        .align 4
        .align 4
    .L8:
        .long    .L2
        .long    .L3
        .long    .L4
        .long    .L5
        .long    .L6
        .long    .L2
        .long    .L2
        .long    .L2
        .long    .L2
        .long    .L2
        .long    .L7
        .text
    .L3:
        movl    $11, -8(%ebp)
        jmp    .L9
    .L4:
        movl    $22, -8(%ebp)
        jmp    .L9
    .L5:
        movl    $33, -8(%ebp)
        jmp    .L9
    .L6:
        movl    $44, -8(%ebp)
        jmp    .L9
    .L7:
        movl    $10, -8(%ebp)
    .L2:
        movl    $88, -8(%ebp)
    .L9:
        movl    $0, %eax
        addl    $16, %esp
        popl    %ecx
        popl    %ebp
        leal    -4(%ecx), %esp
        ret

    可以打个比方,switch...case访问条件分支的方式像数组一样,是随机访问;而if...else是顺序访问。

    他们各自的特点:

    1、 总体上说,switch...case 效率要高于同样条件下的if...else,特别是当条件分支较多时。

    2、switch...case占用较多的代码空间,因为它要生成跳表,特别是当case常量分布范围很大但实际有效值又比较少的情况,switch...case的空间利用率将变得很低。例如上面的代码,如果把case 10改成case 100,则会生成101个表项,而大部分表项是指向同一分支(default分支)。switch...case是在以空间换时间。

    3、switch...case只能处理case为常量的情况,对非常量的情况是无能为力的。例如 if (a > 1 && a < 100),是无法使用switch...case来处理的。

    ***注意:如果把例子中的case分支减少一个,则生成的汇编码与if...else差别不大,此时不会生成跳表项,可见对于分支较少的情况,编译器会做特殊处理。

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