if-else对比switch-case
在听CSAPP的Lecture 06 Machine Level Programming || Control的时候，里面老师回答学生问题时，说到switch-case在汇编层面会建立一个表，然后好奇这个表是什么样子的，查询了一些资料，发现也挺有趣的。
代码片段
这里对比使用的代码片段
https://godbolt.org/z/7ahx7aaxT
if-else分析
foo_ifelse(char):
push rbp
mov rbp, rsp
mov eax, edi
mov BYTE PTR [rbp-4], al
cmp BYTE PTR [rbp-4], 48
je .L2
cmp BYTE PTR [rbp-4], 49
jne .L3
.L2:
movzx eax, BYTE PTR [rbp-4]
add eax, 1
mov BYTE PTR [rbp-4], al
jmp .L4
.L3:
cmp BYTE PTR [rbp-4], 97
je .L5
cmp BYTE PTR [rbp-4], 98
jne .L6
.L5:
movzx eax, BYTE PTR [rbp-4]
add eax, 2
mov BYTE PTR [rbp-4], al
jmp .L4
.L6:
cmp BYTE PTR [rbp-4], 65
je .L7
cmp BYTE PTR [rbp-4], 66
jne .L8
.L7:
movzx eax, BYTE PTR [rbp-4]
add eax, 3
mov BYTE PTR [rbp-4], al
jmp .L4
.L8:
movzx eax, BYTE PTR [rbp-4]
add eax, 4
mov BYTE PTR [rbp-4], al
.L4:
movsx eax, BYTE PTR [rbp-4]
pop rbp
ret
从上面可以看出，if-else是按照值一个一个的对比，重复使用cmp、je、jne等指令，如果满足条件就跳转，否则处理下一个值的分支，并不会对整个对比分支的选项进行整理与优化。
可以看出，如果处理1000个，甚至10000个连续分支的话，效率是非常低的（并不对其采用二分法、哈希表的优化），这时候还需要注意把命中率高的分支放在前面。
switch-case分析
foo_switch1(char)分析：
foo_switch1(char):
push rbp
mov rbp, rsp
mov eax, edi
mov BYTE PTR [rbp-4], al
movsx eax, BYTE PTR [rbp-4]
cmp eax, 98
jg .L11
cmp eax, 97
jge .L12
cmp eax, 49
jg .L13
cmp eax, 48
jge .L14
jmp .L11
.L13:
sub eax, 65
cmp eax, 1
ja .L11
jmp .L18
.L14:
movzx eax, BYTE PTR [rbp-4]
add eax, 1
mov BYTE PTR [rbp-4], al
jmp .L16
.L12:
movzx eax, BYTE PTR [rbp-4]
add eax, 2
mov BYTE PTR [rbp-4], al
jmp .L16
.L18:
movzx eax, BYTE PTR [rbp-4]
add eax, 3
mov BYTE PTR [rbp-4], al
jmp .L16
.L11:
movzx eax, BYTE PTR [rbp-4]
add eax, 4
mov BYTE PTR [rbp-4], al
nop
.L16:
movsx eax, BYTE PTR [rbp-4]
pop rbp
ret
首先编译器分析各个分支后，先与最大值进行对比，如果比它大，则直接跳转到default分支；否则，处理其他分支。在同时处理大小写字符时，编译器还有.L13的分支，将小写字母sub 65转化为处理大写字母，这也是一种优化策略。
foo_switch2(char)分析
.LC0:
.string "a = 1"
.LC1:
.string "a = 2"
.LC2:
.string "a = 3"
.LC3:
.string "a = 4"
.LC4:
.string "a = 5"
.LC5:
.string "a = 6"
.LC6:
.string "other number"
foo_switch2(char):
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 32
mov eax, edi
mov BYTE PTR [rbp-20], al
mov DWORD PTR [rbp-4], 2
cmp DWORD PTR [rbp-4], 6
ja .L20
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
mov rax, QWORD PTR .L22[0+rax*8]
jmp rax
.L22:
.quad .L20
.quad .L27
.quad .L26
.quad .L25
.quad .L24
.quad .L23
.quad .L21
.L27:
mov esi, OFFSET FLAT:.LC0
mov edi, OFFSET FLAT:std::cout
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
mov esi, OFFSET FLAT:std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::endl<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&)
mov rdi, rax
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& (*)(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&))
jmp .L28
......
......
.L20:
mov esi, OFFSET FLAT:.LC6
mov edi, OFFSET FLAT:std::cout
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
mov esi, OFFSET FLAT:std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::endl<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&)
mov rdi, rax
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& (*)(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&))
nop
.L28:
nop
leave
ret
省略号部分和.L27部分类似，只是将开始的.LC0做替换。
首先与switch-case语句的最大值比较，如果大于可以直接跳转到default语句；否则，加载局部变量的值到eax中，根据这个值作为索引，计算跳转的地址。
标记.L22处.quad表示当前位置分配了8个字节的存储空间，后面跟着的数值(或标签)会被放置在这 8 个字节的内存空间中，通常用于定义 64 位整数或指针类型的数据。此处7个.quad代表这段代码包含了7 个 64 位值的数据表，用于实现之前提到的 switch-case 结构中的跳转表。
总结
如果if-else不进行二分、哈希等优化，switch-case结构的执行效率高，是以空间（跳转表）换时间的一种策略。
巨人的肩膀
https://www.jeremyjone.com/546/
https://www.eet-china.com/mp/a19622.html