这两天小研究了一把跳转表
switch语句使用一种跳转表（jump table）的结构来实现程序的转移。在某些情况下可以得到比if~else高效的跳转效果。
跳转表是一个数组，表项i是一个代码段的地址。程序代码用switch索引值来执行一个跳转表内的数据引用，确认跳转指令的目的。
首先我看了这个网页 http://www.cublog.cn/u1/46723/showart_1272331.html “switch与跳转表(jump table)” 讲了一些跳转表的扫盲知识。
这篇文章中作者说源代码中case语句比较少时，switch会使用cmpl与jmp组合的跳转方式，类似于if~else的方式。当case语句较多时（大于4个），就会使用跳转表。
我经过实验，发现并不完全是这样。
首先，有些编译器会忽略空case，比如GCC。
比如源程序如下
int switch_test_first(int x)
{
long int res;
switch(x)
{
case 100:
res = 1;
break;
case 102:
res = 2;
break;
case 104:
res = 3;
break;
case 106:
case 108:
case 110:
case 112:
case 114:
case 116:
break;
}
return res;
}
编译出来的汇编码为：（GCC）
.file "da.c"
.text
.globl switch_test_first
.type switch_test_first, @function
switch_test_first:
.LFB2:
pushq %rbp
.LCFI0:
movq %rsp, %rbp
.LCFI1:
movl %edi, -20(%rbp)
movl -20(%rbp), %eax
movl %eax, -24(%rbp)
cmpl $102, -24(%rbp)
je .L4
cmpl $104, -24(%rbp)
je .L5
cmpl $100, -24(%rbp)
je .L3
jmp .L2
.L3:
movq $1, -8(%rbp)
jmp .L2
.L4:
movq $2, -8(%rbp)
jmp .L2
.L5:
movq $3, -8(%rbp)
.L2:
movq -8(%rbp), %rax
leave
ret
而ICC仍然会将这些空case放出来。。。。。
# -- Machine type EFI2
# mark_description "Intel(R) C++ Compiler Professional for applications running on Intel(R) 64, Version 11.0 Build 20090131 %";
# mark_description "s";
# mark_description "-S";
.file "da.c"
.text
..TXTST0:
# -- Begin switch_test_first
# mark_begin;
.align 16,0x90
.globl switch_test_first
switch_test_first:
# parameter 1: %edi
..B1.1: # Preds ..B1.0
..___tag_value_switch_test_first.1: #2.1
addl $-100, %edi #4.2
cmpl $16, %edi #4.2
ja ..B1.23 # Prob 50% #4.2
# LOE rax rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.2: # Preds ..B1.1
movl %edi, %edi #4.2
movq ..1..TPKT.1_0.0.1(,%rdi,8), %rax #4.2
jmp *%rax #4.2
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15
..1.1_0.TAG.074.0.1:
..1.1_0.TAG.072.0.1:
..1.1_0.TAG.070.0.1:
..1.1_0.TAG.06e.0.1:
..1.1_0.TAG.06c.0.1:
..1.1_0.TAG.06a.0.1:
..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1:
..B1.4: # Preds ..B1.2 ..B1.2 ..B1.2 ..B1.2 ..B1.2
# ..B1.2 ..B1.2
jmp ..B1.23 # Prob 100% #23.9
# LOE rax rbx rbp r12 r13 r14 r15
..1.1_0.TAG.068.0.1:
..B1.16: # Preds ..B1.2
movl $3, %eax #13.4
jmp ..B1.23 # Prob 100% #13.4
# LOE rax rbx rbp r12 r13 r14 r15
..1.1_0.TAG.066.0.1:
..B1.18: # Preds ..B1.2
movl $2, %eax #10.4
jmp ..B1.23 # Prob 100% #10.4
# LOE rax rbx rbp r12 r13 r14 r15
..1.1_0.TAG.064.0.1:
..B1.22: # Preds ..B1.2
movl $1, %eax #7.4
# LOE rax rbx rbp r12 r13 r14 r15
..B1.23: # Preds ..B1.4 ..B1.16 ..B1.18 ..B1.22 ..B1.1
#
ret #23.9
.align 16,0x90
..___tag_value_switch_test_first.2: #
# LOE
# mark_end;
.type switch_test_first,@function
.size switch_test_first,.-switch_test_first
.section .rodata, "a"
.align 32
.align 32
..1..TPKT.1_0.0.1:
.quad ..1.1_0.TAG.064.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.066.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.068.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.06a.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.06c.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.06e.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.070.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.072.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.DEFAULT.0.1
.quad ..1.1_0.TAG.074.0.1
.data
# -- End switch_test_first
看那一串quad的地方，ICC好像没有这么智能哦。。。
另外一个问题，就是跳转表使用索引来实现跳转的一个前提就是：case的数一定要有规律！！！！
就是说这几个数最好差的不太多，最好是等差数列。比如100,102,104,106,108,110这样的。如果出来一堆随机的数，那编译器也会傻眼的。
比如下面这个例子。
int switch_test_first(int x)
{
long int res;
switch(x)
{
case 1100:
res = 1;
break;
case 102:
res = 2;
break;
case 4603:
res = 3;
break;
case 11044:
res = 1;
break;
case 1505:
res = 2;
break;
case 8106:
res = 3;
break;
case 14017:
res = 1;
break;
case 1908:
res = 2;
break;
case 9:
res = 3;
break;
}
return res;
}
这种情况下，编译器就不会使用跳转表来实现跳转了。
有趣的是，gcc和icc对这种情况的处理也都不同
先看GCC的：
.file "ta.c"
.text
.globl switch_test_first
.type switch_test_first, @function
switch_test_first:
.LFB2:
pushq %rbp
.LCFI0:
movq %rsp, %rbp
.LCFI1:
movl %edi, -20(%rbp)
movl -20(%rbp), %eax
movl %eax, -24(%rbp)
cmpl $1908, -24(%rbp)
je .L7
cmpl $1908, -24(%rbp)
jg .L12
cmpl $102, -24(%rbp)
je .L4
cmpl $102, -24(%rbp)
jg .L13
cmpl $9, -24(%rbp)
je .L3
jmp .L2
.L13:
cmpl $1100, -24(%rbp)
je .L5
cmpl $1505, -24(%rbp)
je .L6
jmp .L2
.L12:
cmpl $8106, -24(%rbp)
je .L9
cmpl $8106, -24(%rbp)
jg .L14
cmpl $4603, -24(%rbp)
je .L8
jmp .L2
.L14:
cmpl $11044, -24(%rbp)
je .L10
cmpl $14017, -24(%rbp)
je .L11
jmp .L2
.L5:
movq $1, -8(%rbp)
jmp .L2
.L4:
movq $2, -8(%rbp)
jmp .L2
.L8:
movq $3, -8(%rbp)
jmp .L2
.L10:
movq $1, -8(%rbp)
jmp .L2
.L6:
movq $2, -8(%rbp)
jmp .L2
.L9:
movq $3, -8(%rbp)
jmp .L2
.L11:
movq $1, -8(%rbp)
jmp .L2
.L7:
movq $2, -8(%rbp)
jmp .L2
.L3:
movq $3, -8(%rbp)
.L2:
movq -8(%rbp), %rax
leave
ret
GCC使用类似于if~else的跳转方式。
看看ICC怎么办：
# -- Machine type EFI2
# mark_description "Intel(R) C++ Compiler Professional for applications running on Intel(R) 64, Version 11.0 Build 20090131 %";
# mark_description "s";
# mark_description "-S";
.file "da.c"
.text
..TXTST0:
# -- Begin switch_test_first
# mark_begin;
.align 16,0x90
.globl switch_test_first
switch_test_first:
# parameter 1: %edi
..B1.1: # Preds ..B1.0
..___tag_value_switch_test_first.1: #2.1
cmpl $1100, %edi #4.9
je ..B1.11 # Prob 10% #4.9
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.2: # Preds ..B1.1
cmpl $102, %edi #4.9
je ..B1.9 # Prob 11% #4.9
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.3: # Preds ..B1.2
cmpl $4603, %edi #4.9
je ..B1.13 # Prob 12% #4.9
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.4: # Preds ..B1.3
cmpl $11044, %edi #4.9
je ..B1.11 # Prob 14% #4.9
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.5: # Preds ..B1.4
cmpl $1505, %edi #4.9
je ..B1.9 # Prob 16% #4.9
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.6: # Preds ..B1.5
cmpl $8106, %edi #4.9
je ..B1.13 # Prob 20% #4.9
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.7: # Preds ..B1.6
cmpl $14017, %edi #4.9
je ..B1.11 # Prob 25% #4.9
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.8: # Preds ..B1.7
cmpl $1908, %edi #4.9
jne ..B1.10 # Prob 67% #4.9
# LOE rbx rbp r12 r13 r14 r15 edi
..B1.9: # Preds ..B1.2 ..B1.5 ..B1.8
movl $2, %edx #28.4
jmp ..B1.12 # Prob 100% #28.4
..B1.10: # Preds ..B1.8
movl $3, %eax #31.4
xorl %edx, %edx #31.4
cmpl $9, %edi #31.4
cmove %rax, %rdx #31.4
jmp ..B1.12 # Prob 100% #31.4
# LOE rdx rbx rbp r12 r13 r14 r15
..B1.11: # Preds ..B1.1 ..B1.4 ..B1.7
movl $1, %edx #25.4
# LOE rdx rbx rbp r12 r13 r14 r15
..B1.12: # Preds ..B1.13 ..B1.11 ..B1.9 ..B1.10
movl %edx, %eax #35.9
ret #35.9
# LOE
..B1.13: # Preds ..B1.3 ..B1.6 # Infreq
movl $3, %edx #22.4
jmp ..B1.12 # Prob 100% #22.4
.align 16,0x90
..___tag_value_switch_test_first.2: #
# LOE rdx rbx rbp r12 r13 r14 r15
# mark_end;
.type switch_test_first,@function
.size switch_test_first,.-switch_test_first
.data
# -- End switch_test_first
哥们很霸气啊，直接原封不动抄下来了。。。。。
不知道这两种方式谁的效率更高一些，等有时间了我写个程序测试一下。