5.4 switch的真相（2）
将代码清单5-10与代码清单5-9进行对比分析：if…else if结构会在条件跳转后紧跟语句块；而switch结构则将所有的条件跳转都放置在了一起，并没有发现case语句块的踪影。通过条件跳转指令，跳转到相应case语句块中，因此每个case的执行是由switch比较结果引导“跳”过来的。所有case语句块都是连在一起的，这样是为了实现C语法的要求，在case语句块中没有break语句时，可以顺序执行后续case语句块。
总结：
- mov reg, mem ; 取出switch中考察的变量
- ; 影响标志位的指令
- jxx xxxx ; 跳转到对应case语句块的首地址处
- ; 影响标志位的指令
- jxx xxxx
- ; 影响标志位的指令
- jxx xxxx
- jmp END ; 跳转到switch的结尾地址处
- ...... ; case语句块的首地址
- jmp END ; case语句块结束，有break则产生这个jmp
- ...... ; case语句块的首地址
- jmp END ; case语句块的结束，有break则产生这个jmp
- ...... ; case语句块的首地址
- jmp END ; case语句块结束，有break则产生这个jmp
- END: ; switch结尾
- ......
遇到这样的代码块，需要重点考察每个条件跳转指令后是否跟有语句块，以辨别switch分支结构。根据每个条件跳转到的地址来分辨case语句块首地址。如果case语句块内有break，会出现jmp作为结尾。如果没有break，可参考两个条件跳转所跳转到的目标地址，这两个地址之间的代码便是一个case语句块。
在switch分支数小于4的情况下，VC++(www.cppentry.com) 6.0采用模拟if…else if的方法。这样做并没有发挥出switch的优势，在效率上也没有if…else if强。当分支数大于3，并且case的判定值存在明显线性关系组合时，switch的优化特性便可以凸显出来，如代码清单5-11所示。
代码清单5-11 有序线性的C++(www.cppentry.com)示例代码
- int nIndex = 0;
- scanf("%d", & nIndex);
- switch(nIndex){
- case 1: printf("nIndex == 1");break;
- case 2: printf("nIndex == 2");break;
- case 3: printf("nIndex == 3");break;
- case 5: printf("nIndex == 5");break;
- case 6: printf("nIndex == 6");break;
- case 7: printf("nIndex == 7");break;
- }
在此段代码中，case语句的标号为一个数值为1~7的有序序列。按照if…else if转换规则，会将1~7的数值依次比较一次，从而得到分支选择结果。这么做需要比较的次数太多，如何降低比较次数，提升效率呢？由于是有序线性的数值，可将每个case语句块的地址预先保存在数组中，考察switch语句的参数，并依此查询case语句块地址的数组，从而得到对应case语句块的首地址，通过代码清单5-12，验证这一优化方案。
代码清单5-12 有序线性示例—Debug版
- switch(nIndex) { // 源码对比
- ; 将变量nIndex内容放入ecx中
- 00401110 mov ecx,dword ptr [ebp-4]
- ; 取出ecx的值并放入临时变量ebp-8中
- 00401113 mov dword ptr [ebp-8],ecx
- ; 取临时变量的值放入edx中，这几句代码的功能看似没有区别
- ; 只有在Debug版下才会出现
- 00401116 mov edx,dword ptr [ebp-8]
- ; 对edx减1，进行下标平衡
- 00401119 sub edx,1
- ; 将加1后的临时变量放回
- 0040111C mov dword ptr [ebp-8],edx
- ; 判断临时变量是否大于6
- 0040111F cmp dword ptr [ebp-8],6
- ; 大于6跳转到0x00401187处
- 00401123 ja $L556+0Dh (00401187)
- ; 取出临时变量的值放到eax中
- 00401125 mov eax,dword ptr [ebp-8]
- ; 以eax为下标，0x00401198为基址进行寻址，跳转到该地址处
- ; 注意：地址0x00401198就是case地址数组
- 00401128 jmp dword ptr [eax*4+401198h]
代码清单5-12的第4条汇编语句为什么要对edx减1呢？因为代码中为case语句制作了一份case地址数组（或者称为“case地址表”），这个数组保存了每个case语句块的首地址，并且数组下标是以0为起始。而case中的最小值是1，与case地址表的起始下标是不对应的，所以需要对edx减1调整，使其可以作为表格的下标进行寻址。
在进入switch后会先进行一次比较，检查输入的数值是否大于case值的最大值，由于case的最小值为1，那么对齐到0下标后，示例中case的最大值为（7-1=6）6。又由于使用了无符号比较（ja指令是无符号比较，大于则跳转），当输入的数值为0或一个负数时，同样会大于6，将直接跳转到switch的末尾。当然，如果有default分支，就直接跳至default语句块的首地址。当case的最小值为0时，不需要调整下标，当然也不会出现类似“sub edx,1”这样的下标调整代码。