（四）羽夏看C语言——循环与跳转

写在前面

此系列是本人一个字一个字码出来的，包括示例和实验截图。本人非计算机专业，可能对本教程涉及的事物没有了解的足够深入，如有错误，欢迎批评指正。 如有好的建议，欢迎反馈。码字不易，如果本篇文章有帮助你的，如有闲钱，可以打赏支持我的创作。如想转载，请把我的转载信息附在文章后面，并声明我的个人信息和本人博客地址即可，但必须事先通知我。

你如果是从中间插过来看的，请仔细阅读 （一）羽夏看C语言——简述 ，方便学习本教程。

if语句

生活中，经常会有选择或者情况需要自己判断，计算机也是如此。所有的判断语句还是后面将要介绍的循环其实都是由JCC指令组成的。我们先给出如下代码示例：

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C，请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s（可以 printf，但微软编译器编译会报错，自行科普）

int main()
{
    int c = 0;
    int re = 0;
    cout << "请输入数字：" << endl;
    cin >> c;

    if (c==0)
    {
        re = -c;
    }
    else if (c==1)
    {
        re = c + c;
    }
    else if (c==2)
    {
        re = 4;
    }
    else if (c==3)
    {
        re = c * c;
    }
    else if (c==4)
    {
        re = c + c + 5;
    }
    else if (c==5)
    {
        re = c;
    }
    else
    {
        re = -1;
    }

    system("pause");
    return 0;
}

然后查看一下它的反汇编：

是不是很简单粗暴，每次需要判断是不是，不是再跳转，虽然结构清晰，但生成了大量的汇编代码，影响效率，写起来也挺费劲。

switch语句

switch语句在多情况判断上是用的最多的，是if语句的升级版，绝大多数情况比单纯的if-else高效的多，下面我们用代码揭开它神秘的面纱：

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C，请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s（可以 printf，但微软编译器编译会报错，自行科普）
//将 cin 改为 scanf_s（可以 scanf，但微软编译器编译会报错，自行科普）

int main()
{
    int c = 0;
    int re = 0;
    cout << "请输入数字：" << endl;
    cin >> c;
    switch (c)
    {
        case 0:
            re = -c;
            break;
        case 1:
            re = c + c;
            break;
        case 2:
            re = 4;
            break;
        case 3:
            re = c * c;
            break;
        case 4:
            re = c + c + 5;
            break;
        case 5:
            re = c;
            break;
        default:
            re = -1;
            break;
    }

    system("pause");
    return 0;
}

然后我们查看它的反汇编：

让我们分析一下比较有意思的反汇编：

mov eax,dword ptr [ebp-0Ch]
mov dword ptr [ebp+FFFFFF20h],eax
cmp dword ptr [ebp+FFFFFF20h],5
ja 0047255F
mov ecx,dword ptr [ebp+FFFFFF20h]
jmp dword ptr [ecx*4+004725C8h]

ebp-0Ch就是c的地址，它先比较这个东西是否大于5，如果大于直接到转到0x0047255F这个地址，也就是default语句，看来编译器还是挺“聪明的”。然而最“聪明”的不在这里，而是jmp dword ptr [ecx*4+004725C8h]这句汇编。让我们看看0x04725C8这个地址到底存储的是什么东西：

首先打开内存窗口，输入那个地址，然后在内存窗口显示右键选中四个字节整数，没有文本，十六进制显示即可。得到如下图结果：

如果你细心的话，你会发现这里面存储的都是每个case的地址，被称为地址表。我只需计算出一次结果，就可以跳转到我需要的位置。

咱们举的例子是情况连续的时候，如果不连续但差距不算太大呢，我们尝试把case 3删掉，看看有什么情况出现。

- 反汇编 -

- 地址表 -

可以看出表的成员个数不变，但被删除的case的地址处被填充了default语句的地址。编译器可以通过某种推断来实现地址表的构建提高运行效率，但是如果每个case没有任何规律可言的话，那会怎么样呢？

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C，请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s（可以 printf，但微软编译器编译会报错，自行科普）
//将 cin 改为 scanf_s（可以 scanf，但微软编译器编译会报错，自行科普）

int main()
{
    int c = 0;
    int re = 0;
    cout << "请输入数字：" << endl;
    cin >> c;
    switch (c)
    {
        case 0:
            re = -c;
            break;
        case 15:
            re = c + c;
            break;
        case 200:
            re = 4;
            break;
        case 489:
            re = c + c + 5;
            break;
        case 542:
            re = c;
            break;
        default:
            re = -1;
            break;
    }

    system("pause");
    return 0;
}

然后看一下反汇编：

哈哈，这回编译器“找不到头脑了”，只能老老实实的用if-else的样式生成汇编了。

循环语句

循环语句应该是编程中经常会用到的语句。所有的形式示例如下：

for语句

for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    //do something
}

while语句

int i;
do
{
    //do something
} while (i<5);

do语句

int i;
while (i<5)
{
    //do something
}

在汇编层面，所有循环到汇编的本质都是一样的，下面我们用代码进行验证：

#include <iostream>
//如果是C，请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h

int main()
{
    int c = 0;

    //for循环
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        c++;
    }

    //do循环
    int i = 0;
    do
    {
        c++;
        i++;
    } while (i < 5);

    //while循环
    i = 0;
    while (i < 5)
    {
        c++;
        i++;
    }

    system("pause");
    return 0;
}

然后编译运行，查看它的反汇编，结果如下：

- for循环 -

- do循环 -

- while循环 -

跳转语句

break、continue、goto被我统称为跳转语句。break和continue语句经常在循环语句和switch语句出现，经常和if配套以判断是否不符合循环条件跳出而使用。翻译到汇编层面，它不过就是一条jmp指令，switch语句的已经体现了。goto语句翻译到汇编也是一条jmp指令，但如果处理不善，就会打乱程序执行流程出现不太可预测的结果，不太建议使用。那我们做一个循环语句的，其他自行探索实验，代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C，请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s（可以 printf，但微软编译器编译会报错，自行科普）

int main()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
label:
        if (i==2)
            continue;

        if (i == 7)
            goto label;

        if (i==8)
            break;
    }
    system("pause");
    return 0;
}

for each语句

经查阅，这个语句仅在微软的编译器里面有。所以本人还是略微做一下实验，来看看for each语句到底为我们做了什么东西。在实验之前，需要通过项目属性页-C/C++-语言来关闭符合模式，代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C，请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s（可以 printf，但微软编译器编译会报错，自行科普）

int main()
{
    int nums[] = { 1,2,3,4,5,6 };
    int num = 0;
    for each (int var in nums)
    {
        num += var;
    }
    system("pause");
    return 0;
}

然后看一下反汇编：