有什么比 switch 语句更快的吗？答案

【问题标题】：Is there something faster than a switch statement?有什么比 switch 语句更快的吗？
【发布时间】：2013-12-02 10:27:27
【问题描述】：

在优化性能时，到目前为止，我一直认为没有什么比 switch 语句更快的了。这是绝对的真理吗？

【问题讨论】：

是的，这是绝对真理。
@MichaelPetrotta: 一些 NOP 比其他的更快 =P
@leemo，大概，OP 已经明白 if 语句是在 slower-than 方面，而不是 faster-than 方面。
@MichaelPetrotta 确实如此。

标签： performance language-agnostic switch-statement

【解决方案1】：

没有什么比最优算法更快的了（实际上，没有什么比最优算法更快了）。涉及 switch 与 if 的微优化很少会对现代系统产生重大改进。但是，在有限的情况下（以及在较旧的计算机上），Duff's device 之类的东西很有价值（例如，大约 1983 年的计算机在寄存器数量极其有限的计算机上进行计算机动画处理）。

【讨论】：

【解决方案2】：

switch 语句的核心是一系列跳转，这意味着 O(n) 性能。可以将哈希表用作跳转表，从而导致 O(1) 性能。不幸的是，除了身份之外，很少有散列算法可以与一系列跳转一样快或更快，并且仍然提供识别要检查的散列条目所需的唯一散列值。

【讨论】：

【解决方案3】：

我做了这个测试：

#include <stdio.h>
#include <time.h>

int SwitchBase(int x)
{
    int TheReturn=22;
    switch (x)
    {
    case 1:
        TheReturn=1;
        break;
    case 2:
        TheReturn=2;
        break;
    case 3:
        TheReturn=3;
        break;
    case 4:
        TheReturn=4;
        break;
    case 5:
        TheReturn=5;
        break;
    case 6:
        TheReturn=6;
        break;
    case 7:
        TheReturn=7;
        break;
    case 8:
        TheReturn=8;
        break;
    case 9:
        TheReturn=9;
        break;
    case 10:
        TheReturn=10;
        break;
    default:
        TheReturn=0;
    }
    return TheReturn;
}

int BitwiseBase(int x)
{
    int TheReturn=22;
    TheReturn=
    ((((!(x^1))<< 31) >> 31) &1)
    |(((((x^1)&&(!(x^2)))<< 31) >> 31) &2)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(!(x^3)))<< 31) >> 31) &3)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(x^3)&&(!(x^4)))<< 31) >> 31) &4)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(x^3)&&(x^4)&&(!(x^5)))<< 31) >> 31) &5)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(x^3)&&(x^4)&&(x^5)&&(!(x^6)))<< 31) >> 31) &6)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(x^3)&&(x^4)&&(x^5)&&(x^6)&&(!(x^7)))<< 31) >> 31) &7)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(x^3)&&(x^4)&&(x^5)&&(x^6)&&(x^7)&&(!(x^8)))<< 31) >> 31) &8)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(x^3)&&(x^4)&&(x^5)&&(x^6)&&(x^7)&&(x^8)&&(!(x^9)))<< 31) >> 31) &9)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(x^3)&&(x^4)&&(x^5)&&(x^6)&&(x^7)&&(x^8)&&(x^9)&&(!(x^10)))<< 31) >> 31) &10)
    |(((((x^1)&&(x^2)&&(x^3)&&(x^4)&&(x^5)&&(x^6)&&(x^7)&&(x^8)&&(x^9)&&(x^10))<< 31) >> 31) &0);
    return TheReturn;
}

int main()
{
    int randomnumber=23;
    int checknum=24;
    clock_t start, diff;
    srand(time(0));
    start = clock();
    for(int i=0;i<1000000;i++)
    {
        randomnumber = rand() % 11;
        checknum=SwitchBase(randomnumber);
        if (checknum!=randomnumber)
        {
            printf("s %i and %i",checknum,randomnumber);
        }
    }
    diff = clock() - start;

    int msec = diff * 1000 / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("SwitchBase Time taken %d milliseconds", msec);

    start = clock();
    for(int i=0;i<1000000;i++)
    {
        randomnumber = rand() % 11;
        checknum=BitwiseBase(randomnumber);
        if (checknum!=randomnumber)
        {
            printf("b %i and %i",checknum,randomnumber);
        }
    }
    diff = clock() - start;

    msec = diff * 1000 / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("BitwiseBase Time taken %d milliseconds", msec);

    return 0;
}

使用代码块和检查了 -O2 的 gcc 编译器。结果： SwitchBase 耗时 15 毫秒BitwiseBase 耗时 31 毫秒。所以在这种情况下，Switch 仍然比按位更快。

【讨论】：