C语言茶余饭后之if...else PK switch...case

http://blog.csdn.net/kevinyujm/article/details/3907964

感谢原作者kevinyujm分享

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。