switch...case和if...else效率比較

1.switch...case結構的彙編表示

寫入switch...case結構的代碼：

int fun(char c)   {   char res;   switch(c)   {   case 'a':       res='a';       break;   case 'e':      res='e';      break;  case 'i':      res='i';      break;  case 'o':      res='o';      break;  case 'u':      res='u';      break;  default:      res=' ';  }

用gcc產生的彙編代碼是：

 

00000000 <fun>:   0:55                   push   %ebp   1:89 e5                mov    %esp,%ebp   3:83 ec 14             sub    $0x14,%esp   6:8b 45 08             mov    0x8(%ebp),%eax   9:88 45 ec             mov    %al,-0x14(%ebp)   c:0f be 45 ec          movsbl -0x14(%ebp),%eax  10:83 e8 61             sub    $0x61,%eax  13:83 f8 14             cmp    $0x14,%eax  16:77 27                ja     3f <fun+0x3f>  18:8b 04 85 00 00 00 00 mov    0x0(,%eax,4),%eax  1f:ff e0                jmp    *%eax  21:c6 45 ff 61          movb   $0x61,-0x1(%ebp)  25:eb 1c                jmp    43 <fun+0x43>  27:c6 45 ff 65          movb   $0x65,-0x1(%ebp)  2b:eb 16                jmp    43 <fun+0x43>  2d:c6 45 ff 69          movb   $0x69,-0x1(%ebp)  31:eb 10                jmp    43 <fun+0x43>  33:c6 45 ff 6f          movb   $0x6f,-0x1(%ebp)  37:eb 0a                jmp    43 <fun+0x43>  39:c6 45 ff 75          movb   $0x75,-0x1(%ebp)  3d:eb 04                jmp    43 <fun+0x43>  3f:c6 45 ff 20          movb   $0x20,-0x1(%ebp)  43:0f be 45 ff          movsbl -0x1(%ebp),%eax  47:c9                   leave    48:c3                   ret    

 

電腦中處理switch...case結構時，會產生跳轉表，根據變數的取值跳轉到合適的分支。在上面的例子中，變數c存放在ebp位移8位元組的位置，它首先減去97，如果大於20則跳轉到預設分支。在執行完對應的分支後，每個分支後都有jmp43語句用於跳轉到函數的結尾。

2.if...else語句的彙編表示

上面的代碼寫成if...else的形式，產生的彙編代碼是：

 

00000000 <fun>:   0:55                   push   %ebp   1:89 e5                mov    %esp,%ebp   3:83 ec 14             sub    $0x14,%esp   6:8b 45 08             mov    0x8(%ebp),%eax   9:88 45 ec             mov    %al,-0x14(%ebp)   c:80 7d ec 61          cmpb   $0x61,-0x14(%ebp)  10:75 06                jne    18 <fun+0x18>  12:c6 45 ff 61          movb   $0x61,-0x1(%ebp)  16:eb 34                jmp    4c <fun+0x4c>  18:80 7d ec 65          cmpb   $0x65,-0x14(%ebp)  1c:75 06                jne    24 <fun+0x24>  1e:c6 45 ff 65          movb   $0x65,-0x1(%ebp)  22:eb 28                jmp    4c <fun+0x4c>  24:80 7d ec 69          cmpb   $0x69,-0x14(%ebp)  28:75 06                jne    30 <fun+0x30>  2a:c6 45 ff 69          movb   $0x69,-0x1(%ebp)  2e:eb 1c                jmp    4c <fun+0x4c>  30:80 7d ec 6f          cmpb   $0x6f,-0x14(%ebp)  34:75 06                jne    3c <fun+0x3c>  36:c6 45 ff 6f          movb   $0x6f,-0x1(%ebp)  3a:eb 10                jmp    4c <fun+0x4c>  3c:80 7d ec 75          cmpb   $0x75,-0x14(%ebp)  40:75 06                jne    48 <fun+0x48>  42:c6 45 ff 75          movb   $0x75,-0x1(%ebp)  46:eb 04                jmp    4c <fun+0x4c>  48:c6 45 ff 20          movb   $0x20,-0x1(%ebp)  4c:0f be 45 ff          movsbl -0x1(%ebp),%eax  50:c9                   leave    51:c3                   ret    

 

 

可見，如果輸入了字元a,這個程式將不需要跳轉，這時if...else的效率要高於switch...case.如果是輸入了字元o或者u,程式將多次跳轉，程式的分支變多時，必然會導致效率降低。

3.switch...case語句和if...else效率比較

這裡不考慮編譯器的最佳化和條件傳送（條件傳送介紹），僅僅從跳轉次數來比較兩者的效率。

switch...case結構中有跳轉表，輸入的字元只要經過一次比較就可以正確的找到跳轉分支，所以平均情況下跳轉次數為1.

if...else結構如果有n個分支,分別記為n0,n1,n2,n3,...n(i-1),每個分支出現的機率假設未pi,分別為p0，p1,p2,p3,...p(i-1)。執行第一分支前不需要跳轉，其它分支均需要跳轉，執行第二個分支之前需要跳轉一次，第三個分支需要跳轉兩次...需要跳轉平均跳轉的次數s為：

如果>1,則此時if...case的效率是小於switch...case的，如果它的值小於1，此時if...else的效率高於switch...case。

假設if...else分支的每個分支出現的機率相同，即1/n,上面的跳轉次數的期望值可以改寫為：。

如果n=3,則期望的跳轉次數為1，剛好與switch...case相同。由此，如果選擇分支大於3的時候，選用switch...case結構效率會更高一些，而小於3時，選用if...else結構更好。

總結：在選擇分支較多時，選用switch...case結構會提高程式的效率，但switch不足的地方在於只能處理字元或者數字類型的變數，if...else結構更加靈活一些，if...else結構可以用於判斷運算式是否成立，比如if(a+b>c),if...else的應用範圍更廣，switch...case結構在某些情況下可以替代if...else結構。