switch与ifelse的效率问题

最新推荐文章于 2022-12-10 08:00:00 发布

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本文探讨了switch...case与if...else语句在程序设计中的根本差异。switch...case通过生成跳转表来实现高效的分支选择，尤其适用于分支较多的情况。而if...else则更加灵活，能够处理更广泛的条件判断场景。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

　　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。

int main()
{
unsigned int i,j;
i=3;
switch (i)
{
  case 0:
  j=0;
  break;
  case 1:
  j=1;
  break;
  case 2:
  j=2;
  break;
  case 3:
  j=3;
  break;
  case 4:
  j=4;
  break;
  default:
  j=10;
  break;
}
}

用gcc编译器，生成汇编代码（不开编译器优化）
.file "shiyan.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 $20, %esp
movl $3, -8(%ebp)
cmpl $4, -8(%ebp)
ja .L2
movl -8(%ebp), %eax
sall $2, %eax
movl .L8(%eax), %eax
jmp *%eax
.section .rodata
.align 4
.align 4
.L8:
.long .L3
.long .L4
.long .L5
.long .L6
.long .L7
.text
.L3:
movl $0, -12(%ebp)
jmp .L11
.L4:
movl $1, -12(%ebp)
jmp .L11
.L5:
movl $2, -12(%ebp)
jmp .L11
.L6:
movl $3, -12(%ebp)
jmp .L11
.L7:
movl $4, -12(%ebp)
jmp .L11
.L2:
movl $10, -12(%ebp)
.L11:
addl $20, %esp
popl %ecx
popl %ebp
leal -4(%ecx), %esp
ret
.size main, .-main
.ident "GCC: (Ubuntu 4.3.3-5ubuntu4) 4.3.3"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits

由此看来，switch有点以空间换时间的意思，而事实上也的确如此。
1.当分支较多时，当时用switch的效率是很高的。因为switch是随机访问的，就是确定了选择值之后直接跳转到那个特定的分支，但是if。。else是遍历所以得可能值，知道找到符合条件的分支。如此看来，switch的效率确实比ifelse要高的多。
2.由上面的汇编代码可知道，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。
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。所以，switch只能是在常量选择分支时比ifelse效率高，但是ifelse能应用于更多的场合，ifelse比较灵活。