达夫设备以及switch case

神奇的Duff Device，这就是艺术！

以下是一个利用达夫设备拷贝字符串的代码：

 

inline void duffdevice_strcpy(char* dest, const char* source)
{
 size_t  length = strlen(source);
 register size_t n = length/8;
 switch(++length%8) // 字符串长度加一,目的是为了拷贝source中的'/0'
 {
 case 0: while(n-- > 0){ *dest++ = *source++;
 case 7: *dest++ = *source++;
 case 6: *dest++ = *source++;
 case 5: *dest++ = *source++;
 case 4: *dest++ = *source++;
 case 3: *dest++ = *source++;
 case 2: *dest++ = *source++;
 case 1: *dest++ = *source++;
  }
 }
}

 

这段代码看似很难理解，其实很简单。首先计算出source的长度length，将length个字符每八个分为一组，而其中有一组可能不满8个（为length除以8的余数个）。变量n记录了包含8个字符的组的数量。而在switch中，计算出length除以8的余数。若不为零，直接跳进循环体，执行对应的case语句。由于没有break语句，因此该case语句其后所有的case都被执行（fall through）。执行完毕时，不满8个字符的那一组正好被拷贝。由于在循环体内，因此回过头来，继续循环，利用fall through，每次循环拷贝一组（8个）字符，直到所有字符（n组）被拷贝。

达夫设备的核心思想是减少循环条件的比较次数。如果循环体内的语句很简单，过多的比较则会严重影响性能。例如上述拷贝字符串的例子，即便传统的经典while循环 while((*dest++ = *source++) != '/0'); ，每拷贝一个字符，就需要进行一次比较，考虑到拷贝字符的开销很小，因此整个执行过程中，循环条件的判断开销占了很大的比例。而达夫设备通过分组，将比较次数减少了7/8，明显的提高了效率。

注意到变量n声明为register，存入寄存器中。一般内存中的数据，在使用时先要转到寄存器中，使用完毕在从寄存器转回内存中。由于n多次使用，将其一直放于寄存器中，进一步提高效率。达夫设备真是要把所有效率都给榨出来！

从达夫设备联想到switch case的一点琐碎但有趣的语法。

首先就是fall through了。在switch中，一旦找到匹配的case，执行完毕后，其后的所有case都要执行，因此一般需要显示地用break跳出switch。case可以想象成一个标签而已，一旦找到了一个标签，其后的标签全部去掉，对应的语句就和普通的语句没有什么区别了，按顺序执行，除非遇到break。

此外，需要注意的是case后必须是整型常量。浮点型或者非常量整型都是错误的。

另一个需要注意的是case后的变量声明和定义。如下：

switch(ival)
{
case 0: int a = 0;
case 1:
//……
}

倘若这种变量声明合法，此时，变量a由于与case 1等在同一个语句块中，在case 1中是可见的。但在case 1中使用a时，a很可能是未初始化的，这就成为错误的源泉。因此，编译器将这种语法标记为错误。

以下语法是正确的，此时，a在其他case中是不可见的，保证了安全。

switch(ival)
{
case 0:
        {
                int a = 0;
        }
case 1:
//……
}

即便如switch case般貌似简单的语法，也有很多琐碎的地方，C++真是博大精深。吾将继续求索！