switch case 语句在c语言里还是比較简单的,可是被编译出来之后,优化结果往往让人非常疑惑,全然看不懂,以下我们一次次的尝试,看看编译器究竟把switch语句变成什么样了。
① 先上个最简单的:
switch ( argc ) { case 10: printf("case 10 ! \r\n"); break; case 11: printf("case 11 ! \r\n"); break; default: printf("default ! \r\n"); break; } getchar();
丢进OD里,看下反汇编代码:
第三行開始。取值到eax中
eax -= 10 ( 0xA )
if ( eax == 0 ) // 假设 eax - 10 == 0,直接能够得出结论 eax == 10
je 0x002C103E
else
{
eax--;
if ( eax == 0 ) // 刚上面 eax - 10 了,这里又减 1。一起就是 假设 eax - 11 == 0, 那么 eax == 11
je 0x002C1026
else
default
}
仅仅有少数分支且case的值连续的时候,会用被推断的值 - 最小值。然后 dec 减1,je 推断
② 少数分支,但值不连续的时候
switch ( argc ) { case 10: printf("case 10 ! \r\n"); break; case 100: printf("case 100 ! \r\n"); break; default: printf("default ! \r\n"); break; } getchar();
反汇编:
我们能够看到,直接就是cmp , je。类似于 if else 结构
仅仅有少数分支,case的值不连续的时候,直接cmp , je
③ 当分支数量大于3个且连续的时候
switch ( argc ) { case 10: printf("case 10 ! \r\n"); break; case 11: printf("case 11 ! \r\n"); break; case 12: printf("case 12 ! \r\n"); break; case 13: printf("case 13 ! \r\n"); break; default: printf("default ! \r\n"); break; } getchar();
反汇编:
依然是第三行開始,这次貌似代码不太一样了,没错,这又是一个新姿势了
eax = eax - 10 ( 0xA )
cmp eax, 3 这里是什么意思呢??? 为什么突然跟3比較?为嘛不是 4,5,6 ? 原来。这个时候为了达到更好的性能,编译器替我们生成了一张表,跳转表。这也是switch语句的精髓所在
大跳转表(为嘛叫大表。后面解释)。事实上就是一个地址数组
下标范围:case最大值 - case最小值
大小:case最大值 - case最小值 + 1
我们看后面的寻址方式,jmp dword ptr ds:[ eax*4 + 0xFC1090 ]。典型的数组寻址,这个0xFC1090就是跳转表首地址。我们看看这个表,上图红色选中部分,我们发现里面存储的值刚好是case的地址。我们理清下思路:
值 - case中的最小值 得到大表的索引,假设这个索引不在大表下标范围内,ja (无符号大于跳转)到 default,否则,jmp dword ptr ds:[ eax*4 + 0xFC1090 ],用这个索引在大表中取得 case 相应地址,直接过去。
这个大表是编译器生成,我们不用去管,至于怎么生成?大家能够自己来尝试实现一下。
④ 当分支数量大于3个且部分不连续的时候(差值较小)
switch ( argc ) { case 10: printf("case 10 ! \r\n"); break; case 11: printf("case 11 ! \r\n"); break; case 13: printf("case 13 ! \r\n"); break; case 15: printf("case 12 ! \r\n"); break; default: printf("default ! \r\n"); break; } getchar();
反汇编:
大表大小: 15 - 10 + 1 = 6 ,这个时候我们也仅仅case了4个值。可是大表仍然被补齐成6个了,观察发现。中间缺少的值被补成default
当我们的值为14时,14 - 0xA = 4, 4 < 5, [ 4*4 + 0xFC1090 ] = 0x00041075 -> default,是不是非常机智。
⑤ 当分支数量大于3个且部分不连续的时候(差值较大)
switch ( argc ) { case 10: printf("case 10 ! \r\n"); break; case 11: printf("case 11 ! \r\n"); break; case 12: printf("case 12 ! \r\n"); break; case 19: printf("case 19 ! \r\n"); break; default: printf("default ! \r\n"); break; } getchar();
反汇编:
这个时候我们的两个值的差值是7。这个时候发现又不一样了,寻址方式变成了:movzx eax, byte ptr ds:[ eax + 0xE610A8 ],dword 变 byte 了,我们数据窗体中看一下,如图选中内容,这就是小表。每一个元素仅仅占1个字节,小表大小也是最大值 19 - 最小值 10,接下来就是 jmp dword ptr ds:[ eax*4 + 0xE61094 ],这个当然。又是我们亲爱的大表了。联系上下文我们发现。小表里面存的就是大表的下标,为什么要这样设计呢? 由于大表占四个字节,当差距比較大时。生成的大表自然也会变得非常大。这个时候使用小表,能够更加节约内存。
⑥ 当分支数量大于3个且部分不连续的时候(差值很大)
switch ( argc ) { case 10: printf("case 10 ! \r\n"); break; case 11: printf("case 11 ! \r\n"); break; case 12: printf("case 12 ! \r\n"); break; case 600: printf("case 600 ! \r\n"); break; default: printf("default ! \r\n"); break; } getchar();
反汇编:
最大值 600 - 最小值 10 = 590,,小表 590 字节 ? 这种话。小表就非常大了,所以,又进行了改变,连续的部分依旧使用第一种方法,不连续的使用 if else 结构,不再使用跳转表了。
通过对 switch case 的一步步分析。我们发现情况还是非常多的。可能不同的编译器不一样的优化,搞清楚原理,才干真正游刃有余。