switch与ifelse的效率问题

标签： 编译器ubuntu汇编gcc优化扩展

2010-02-08 13:04 51073人阅读 评论(13) 收藏 举报

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编程杂谈（10） 

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switch与if..else 的执行的效率问题
 今天读一前辈的程序，发现其在串口中断里面为了分析协议的报文类型，在中断函数里面使用if..else语句。因为报文类型在现在看来只有两种，以后有可能还会增加，不确定。
 本人以为这样用有些不妥，为什么不用switch语句呢？猜想是不是因为效率方面的考虑呢，毕竟我们应该尽量是中断的处理代码更加简洁，时间效率更高才好。
 所以本人就查找相关资料，资料显示switch语句反而比ifelse的执行效率要高。
 下面来详细描述switch与ifelse的区别。
 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。

由此看来，上面前辈的中断处理程序中用switch是比较合适的，即节省了时间，而且对于以后程序的扩展也是很方便。因为报文类型这个值基本上都是用整形常量来表示的。

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查看评论

8楼 chair00man 2017-05-06 11:26发表 [回复]

如果有1000个可能性，每一个可能性都可能被命中，且从上往下刷新的。用哪个好？或者还有其他选择？

7楼 前行的路- 2016-05-11 10:22发表 [回复]

写的很好，大神我可以转载下吗？再对她进行一些补充

6楼 Gnorth 2015-10-28 17:53发表 [回复]

switch case 有时候，是可以优化执行的，在vc++中是如此，gcc我不清楚，以x86汇编为例：

jmp dword ptr [xxxxxxxx + eax * 4]

其中xxxxxxxx 是个常数，在代码段所在的模块中分配，eax就是case值对应的索引，但必须有个前提是，case数值需要是连续的数值，这样代码执行时利用一次寻址来代替所有比较。

5楼 liuhuai1234 2015-08-12 17:59发表 [回复]

大家对swith...case 和指针数组的效率做比较，有什么看法。把每个case的内容定义成一个指针函数，把每个case值作为数组的下标，这样数组的性能和switch..case的性能，那个性能比较好。

4楼 ZhouYates 2015-07-29 18:06发表 [回复]

switch也并不总是那么好，因为每次计算会有一个二次查表过程。
具体需要看应用场景，举个例子：对于网络层的协议分析，%99可能都是IP协议，因此基本上会在第一个if时就命中，只有一次计算。
更多的优化措施还有likely/unlikely。
总结来说：对于分支较多或分布相对均匀的情况，使用switch可以提高效率；对于分支较少或分布不均匀的情况，使用if...if else更好。

3楼 逍遥随风翼 2015-03-19 21:56发表 [回复]

看来LZ连基本的选择语句内涵都没弄清楚。
按你的逻辑ifelse可以完全退出了，事实完全不是。
switch只能作用于那些同一类型的数值化选择，使用范围很窄；事实上if语句用的更多。
究其原因就是很多连续判断的种类不一样，也无法数值化，故而根本不能用switch。
就比如写一个键盘按钮与鼠标都可以对屏幕进行移动的操作，LZ可以写出switch的判断吗？？当然，你可以先if下到底是键盘事件还是鼠标事件再来用switch。
发文章之前先思考一下吧。

Re: Christopher_ 2017-05-19 15:40发表 [回复]

他根本没看完

Re: suxing_ing 2015-04-23 01:35发表 [回复]

回复ymf007：先看清楚文章再说话

2楼 guobojj 2013-01-10 19:01发表 [回复]

楼主好像弄反了吧，开始时候说前辈用的是if...else，最后总结时候又说前辈用的是switch...case，应该是switch...case效率高吧？？

Re: dee8756 2013-03-18 11:45发表 [回复]

回复guobojj：楼主的意思是，前辈的那条语句应该要用switch会比较好

1楼 匿名用户 2010-03-24 19:23发表 [回复]

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