在Visual C++中如何進行開關編譯以及其優化和快速如何？

Question

當我發現我只能在C++的switch語句中使用數值時，我認爲它和一堆if-else之間必然存在一些更深的差別。

所以我問自己：

• （如何）不switch從if-elseif-elseif在運行速度方面有所不同，編譯時間優化和一般彙編？我主要在這裏講MSVC。

Answer 1

一個開關通常被編譯爲一個跳轉表（比較一個以找出要運行的代碼），或者如果這是不可能的，編譯器仍然可以對比較進行重新排序，以執行二分查找值之間（log N比較）。一個if-else鏈是一個線性搜索（儘管我猜想，如果所有相關的值都是編譯時積分常量，編譯器原則上可以執行類似的優化）。

Answer 2

開關語句通常是編譯器優化的常見來源。也就是說，它們的處理方式取決於您在編譯器上使用的優化設置。

編譯switch語句的最基本的（未優化的）方式是將其視爲一個if ... else if ...語句的鏈。該編譯器優化開關的常用方法是將其轉換爲一個jump table可以看起來像：

if (condition1) goto label1; 
if (condition2) goto label2; 
if (condition3) goto label3; 
else   goto default; 
label1: 
    <<<code from first `case statement`>>> 
    goto end; 
label2: 
    <<<code from first `case statement`>>> 
    goto end; 
label3: 
    <<<code from first `case statement`>>> 
    goto end; 
default: 
    <<<code from `default` case>>> 
    goto end; 
end: 

一個原因這個方法更快是因爲條件語句中的代碼是小（所以有一個小的指令緩存如果條件被錯誤預測則罰款）。另外，「fall-through」情況變得更加微不足道（編譯器留下goto end聲明）。

編譯器可以通過創建一個指針數組（通過標籤標記的位置）來進一步優化跳轉表，並使用您打開的值作爲該數組的索引。這將消除代碼中的幾乎所有條件（除了驗證您所接入的值是否與您的某個案例相匹配所需的內容）。

請注意：嵌套跳轉表很難生成，有些編譯器甚至拒絕創建一個。因此，如果最大限度優化的代碼對您很重要（我不是100％確定MSVC如何處理嵌套的switch es，但編譯器手冊應告訴您），請避免在另一個switch中嵌套switch。