C语言拾遗(五)：分析switch语句机制---下篇
想要深入地理解语言的运行机理，阅读汇编代码是很有帮助的。
前奏：我们这里用的汇编代码格式是AT＆T的，这个微软的intel格式不一样。
AT＆T格式是GCC，OBJDUMP等一些其他我们在linux环境下常用工具的默认格式。
今天就一起再来看看switch语句吧。
关键词：跳转，跳转表
先来一个最简单的例子：
1 int switch_eg(int x, int n) 2 { 3 int result = x; 4 5 switch (n) { 6 case 100: 7 result += 10; 8 break; 9 case 102: 10 result -= 10; 11 break; 12 default: 13 result = 0; 14 } 15 16 return result; 17 }
看一下其汇编代码：我会逐条注释。
命令是gcc -O1 -S test2.c
1 .file "test2.c" 2 .text 3 .globl switch_eg 4 .type switch_eg, @function 5 switch_eg: 6 .LFB0: 7 .cfi_startproc 8 movl 4(%esp), %ecx ／／x在esp+4的位置，存入寄存器ecx 9 movl 8(%esp), %edx ／／n在esp+8的位置，存入寄存器edx 10 leal 10(%ecx), %eax ／／将ecx的值+10存入eax，也就是x+10 11 cmpl $100, %edx ／／将n和100比较 12 je .L2 ／／n==100,跳到L2 13 subl $10, %ecx ／／n!=100,x=x-10 14 cmpl $102, %edx ／／n和102比较 15 movl $0, %eax ／／eax=0 16 cmove %ecx, %eax ／／如果n==102,eax=ecx 17 .L2: 18 rep ／／返回，result存在eax 19 ret 20 .cfi_endproc 21 .LFE0: 22 .size switch_eg, .-switch_eg 23 .ident "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3" 24 .section .note.GNU-stack,"",@progbits
好了，对着注释看，是不是很简单呢。由此我们知道，switch语句实际上也是一种条件语句，而条件语句的核心是跳转。聪明的你应该还会想到跳转的标签个数应该是和case语句的分支个数成正比的。
可是，当case语句分支很多时，岂不是各种jmp？编译器很聪明的使用了一种叫跳转表的方法来解决这个问题。
其实也简单，跳转表的思想就是将要跳转的代码的地址存入一个数组中，然后根据不同的条件跳转到对应的地址处，就像访问数组一样。
空说太枯燥了，还是看个例子吧。（例子来源：深入理解计算机系统3.6.7）
C：
1 int switch_eg(int x, int n) { 2 int result = x; 3 switch (n) { 4 case 100: 5 result *= 13; 6 break; 7 8 case 102: 9 result += 10; 10 /* fall throuth */ 11 12 case 103: 13 result += 11; 14 break; 15 16 case 104: 17 case 106: 18 result *= result; 19 break; 20 21 default: 22 result = 0; 23 } 24 25 return result; 26 }
同样的看一下对应的汇编。我省略了一些无关的代码。
1 movl 4(%esp), %eax 2 movl 8(%esp), %edx 3 subl $100, %edx 4 cmpl $6, %edx 5 ja .L8 6 jmp *.L7(,%edx,4) 7 .section .rodata 8 .align 4 9 .align 4 10 .L7: 11 .long .L3 12 .long .L8 13 .long .L4 14 .long .L5 15 .long .L6 16 .long .L8 17 .long .L6 18 .text 19 .L3: 20 leal (%eax,%eax,2), %edx 21 leal (%eax,%edx,4), %eax 22 ret 23 .L4: 24 addl $10, %eax 25 .L5: 26 addl $11, %eax 27 ret 28 .L6: 29 imull %eax, %eax 30 ret 31 .L8: 32 movl $0, %eax 33 ret
解释一下关键点：
首先生成了一张跳转表，以L7为基准，4自己为对齐单位，加上偏移就能跳转到相应的标签。
比如，L7+0就是跳到L3处，L7+4就是跳转到L8处，依次类推。
7 .section .rodata 8 .align 4 9 .align 4
10 .L7: 11 .long .L3 12 .long .L8 13 .long .L4 14 .long .L5 15 .long .L6 16 .long .L8 17 .long .L6
第6行： jmp *.L7(,%edx,4)
表示 goto ＊jt[index]，举个例子，假设现在n是102，edx里面是2（102-100），查表得L7+2＊4处，即跳到L4处。
23 .L4: 24 addl $10, %eax
将eax的值+10，这和C是对应的。
8 case 102: 9 result += 10;
注意到L4后面没有ret了，这就是我们上篇所说的fall through规则。不清楚可以看一下上篇的例子C语言拾遗(四)：分析switch语句机制---上篇。
好了，其他的分支，各位可以自己用其他例子验证一下，看是不是跟C语言代码逻辑是一样的，欢迎讨论。
小结：
swith语句的本质是条件语句，条件语句的本质是跳转。
当case分支多了的时候（一般大于四个时），编译器巧妙地通过跳转表来访问代码位置。
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