Switch() { case: } C 中的性能 [重复]

Question

可能重复：
Why Switch/Case and not If/Else If?

我想了解 C 中的 switch() case: 语句如何 由编译器翻译成汇编操作码。

具体来说，我有兴趣了解其中的区别 带有一系列if then else 分支。

性能比较是主要话题。

关于词汇的几句话： 我熟悉汇编程序的主要概念，很久以前就为更简单的系统编写过汇编程序，但现在肯定对 x86 汇编程序语义一无所知。 所以直接汇编输出将没有用。 更喜欢伪代码。

Answer 1

编译器可以决定将其实现为等效的if/else if 语句系列，或者它可以决定使用branch table 对其进行优化。这取决于几个参数，例如分支的数量和包含您检查的所有值的最小范围的大小。

更新：我记得在某处读过，通常编译器不会费心创建分支表，除非至少有 4 个或更多开关案例； Stephane Rouberol 的informative comment 下面专门记录了如何为 GCC 配置此阈值。

Answer 2

常见的回答总是“取决于”。 性能可能取决于平台/CPU 类型、编译器、编译器选项等。

我确实认为，在适当的情况下，switch() 构造将具有复杂性 log(n)，其中 n 是 case: 语句的数量。这是通过“二分搜索”实现的。

This page 有很多细节（专注于微软的编译器，但我认为普遍适用的一般想法）。

Answer 3

根据编译器中的各种启发式方法，生成的代码最终可能只是一个简单的“if else if”语句链。在某些情况下case空间较小的情况下，编译器可以做一个跳转表，例如：

switch (foo) {
case 0:
    a();
case 1:
    b();
case 2:
    c();
case 3:
    d();
default:
    e();
}

可以翻译成这样的：

if (foo < 0 || foo > 3) goto label_default;
else goto internal_jump_table[foo];

internal_jump_table = { label_0, label_1, label_2, label_3 };
label_0: a();
label_1: b();
label_2: c();
label_3: d();
label_default: e();

还有其他可以做的优化。编译器可以构建 if 语句的层次结构来二进制搜索正确的值，而不是检查相等性。或者你可能有一堆适合跳转表的值和一些完成正常搜索的异常值。或者可能只是两个跳转表。

Answer 4

考虑到“足够大”的数量switch cases（足以让编译器选择生成分支表而不是简单的if / else if）：

• 一个 switch-case 将有恒定时间 (O(1)) 访问要执行的正确代码块，

• 而一系列if/else if 语句将具有线性时间 (O(n) 其中 n 是要评估的条件数 (if 语句), 对于 n >= "足够大")

更新：当然这些考虑没有考虑编译器优化！