c 切换和跳转表答案

【问题标题】：c switch and jump tablesc 切换和跳转表
【发布时间】：2013-06-08 08:34:00
【问题描述】：

据我了解，c/c++ 中的 switch 语句有时会编译为跳转表。我的问题是，是否有任何经验法则可以确保这一点？

就我而言，我正在做这样的事情：

enum myenum{
MY_CASE0= 0,
MY_CASE0= 1, 
.
.
.
};

switch(foo)
{
  case MY_CASE0:
  //do stuff
  break;
  case MY_CASE1:
  //do stuff
  break;
 .
 .
 .
}

我按顺序涵盖了从 1 到 n 的所有情况。可以安全地假设它将编译为跳转表吗？原始代码是一个又长又乱的if else 语句，所以至少我获得了一些可读性。

【问题讨论】：

1) 这很可能取决于您的编译器。你用的是哪个？ 2）你为什么关心？您应该相信您的编译器会尽其所能使用您编写的代码。跳表可能不是所有情况下的最佳选择。不能完全回答您的问题，但您可能对ols.fedoraproject.org/GCC/Reprints-2008/sayle-reprint.pdf 感兴趣
@BoBTFish：感谢指点，感谢。
@BoBTFish 谢谢，如果我有时间的话，这似乎是一本不错的读物（：
你为什么在乎？编译器编写者可能比您更了解目标硬件，并且编译器通常会生成尽可能好的代码，无论是跳转表、链式测试还是其他任何东西。
为什么？跳转表很容易编写。如果你想写一个。 switch/case 很清楚，对于少数情况，它只是几个 cmp/jmp 指令。一般来说，相信你的编译器。

标签： c++ switch-statement jump-table

【解决方案1】：

一个好的编译器可以并且会在跳转表、链式 if/else 或组合之间进行选择。设计不佳的编译器可能不会做出这样的选择——甚至可能会为开关块生成非常糟糕的代码。但是任何体面的编译器都应该为开关块生成有效的代码。 T

这里的主要决定因素是编译器可能会在数字相距很远时选择 if/else [而不是微不足道（例如除以 2、4、8、16、256 等）更改为更接近的值]，例如

 switch(x)
 {
    case 1:
     ...
    case 4912:
     ...
    case 11211:
     ...
    case 19102:
     ...
 }

需要一个至少 19102 * 2 字节的跳转表。

另一方面，如果数字很接近，编译器通常会使用跳转表。

即使是if/else 类型的设计，它通常也会执行“二分查找”——如果我们采用上面的示例：

 if (x <= 4912)
 {
     if (x == 1)
     {
        ....
     }
     else if (x == 4912)
     {
         .... 
     }
 } else {
     if (x == 11211)
     {
         ....
     }
     else if (x == 19102)
     {
         ...
     }
 }

如果我们有很多案例，这种方法会嵌套很深，人类可能会在三到四个深度级别后迷路（请记住，每个 if 都从范围中间的某个点开始），但是它通过 log2(n) 减少了测试的数量，其中 n 是选择的数量。它肯定比

的幼稚方法更有效

if (x == first value) ... 
else if (x == second value) ... 
else if (x == third value) ... 
..
else if (x == nth value) ... 
else ...

如果将某些值放在 if-else 链的开头，这可能会稍微好一些，但前提是您可以在运行代码之前确定最常见的值。

如果性能对您的情况至关重要，那么您需要对这两个备选方案进行基准测试。但我的猜测是，仅将代码编写为开关将使代码更清晰，同时运行速度至少一样快，如果不是更快的话。

【讨论】：

【解决方案2】：

编译器当然可以将任何 C/C++ 开关转换为跳转表，但编译器会这样做以提高效率。问问自己，如果我正在编写一个编译器并且我刚刚为 switch/case 语句构建了一个解析树，我会怎么做？我研究过编译器的设计和构造，下面是一些决定，

如何帮助编译器决定实现跳转表：

case 值是小整数 (0,1,2,3,...)
case 值在一个紧凑的范围内（几个孔，记住默认是一个选项）
有足够的情况使优化值得（> N，检查您的编译器源代码以找到常量）
如果范围很紧凑（例如：1000、1001、1002、1003、1004、1005 等），聪明的编译器可能会在可跳转索引中减去/添加常量
避免失败和控制权转移（转到、继续）
每个案例结束时只有一次休息

虽然编译器之间的机制可能不同，但编译器本质上是在创建未命名的函数（好吧，可能不是函数，因为编译器可能使用跳转到代码块并跳出代码块，或者可能很聪明并使用 jsr并返回）

获取跳转表的一定方法是编写它。它是一个函数指针数组，由你想要的值索引。

怎么做？

为你的函数指针定义一个 typedef，Understanding typedefs for function pointers in C，

typedef void (*FunkPtr)(double a1, double a2);

FunkPtr JumpTable[] = {
    function_name_0,
    function_name_1,
    function_name_2,
    ...
    function_name_n
};

当然，你已经定义了function_name_{0..n}，所以编译器可以找到要调用的函数的地址。

我将把调用函数指针和边界检查作为练习留给读者。

【讨论】：