c - switch 还是 const table 更好？ (嵌入式软件)

Question

我想知道，在可能的情况下，switch 还是 const table 更有效？

例如，什么会表现更好:

switch(input) {
  case 0: value = VALUE_0;
    break;
  case 1: value = VALUE_1;
    break;
  case 2: value = VALUE_2;
    break;
  case 3: value = VALUE_3;
    break;
  case 4: value = VALUE_4;
    break;
  case 5: value = VALUE_5;
    break;
  case 6: value = VALUE_6;
    break;
  default:    
    break;
}

或者像这样:

const uint8_t INPUT_TO_VALUE_TABLE[N_VALUE] = {
    VALUE_0,
    VALUE_1,
    VALUE_2,
    VALUE_3,
    VALUE_4,
    VALUE_5,
    VALUE_6,
}
...
...
value = INPUT_TO_VALUE_TABLE[input];

我展示了一个虚拟示例，但我还有使用开关调用不同函数或函数指针表的代码。

该代码适用于 8 位微型计算机(我不知道它是否对本主题有任何影响)。

Answer 1

好吧，您应该考虑反汇编编译后的代码以查看实际生成的内容，但我希望在第二种情况下您最终得到的代码更少，并且分支也更少。

在第一种情况下，有七个赋值语句，以及一堆跳转(switch 语句之外)。第二个是一个数组引用和一个赋值。由于您的案例都是连续的，因此很容易处理默认案例:

value = ( input < 6 ) ? INPUT_TO_VALUE_TABLE[input] : default_value;

让我们看一些汇编。这是用 gcc -S 版本 4.6.3 编译的，因此它与您得到的程序集不同，但我们应该得到相同的一般结果。这个答案不会绝对回答哪个对你的情况更好的问题；您必须自己做一些测试，但看起来很确定该表会更可取。

开关选项:

我们将从开关开始:

void switch_input( int input ) {
  switch(input) {
  case 0: value = VALUE_0;
    break;
  case 1: value = VALUE_1;
    break;
  case 2: value = VALUE_2;
    break;
  case 3: value = VALUE_3;
    break;
  case 4: value = VALUE_4;
    break;
  case 5: value = VALUE_5;
    break;
  case 6: value = VALUE_6;
    break;
  default: value = VALUE_DEFAULT;
    break;
  }
}

这里面有很多跳转，因为有七种不同的赋值，并且根据 input 的值，我们必须能够跳到每一个，然后跳到最后开关。

switch_input:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movl    %edi, -4(%rbp)
    cmpl    $6, -4(%rbp)
    ja  .L2
    movl    -4(%rbp), %eax
    movq    .L10(,%rax,8), %rax
    jmp *%rax
    .section    .rodata
    .align 8
    .align 4
.L10:
    .quad   .L3
    .quad   .L4
    .quad   .L5
    .quad   .L6
    .quad   .L7
    .quad   .L8
    .quad   .L9
    .text
.L3:
    movl    $0, value(%rip)
    jmp .L1
.L4:
    movl    $1, value(%rip)
    jmp .L1
.L5:
    movl    $2, value(%rip)
    jmp .L1
.L6:
    movl    $3, value(%rip)
    jmp .L1
.L7:
    movl    $4, value(%rip)
    jmp .L1
.L8:
    movl    $5, value(%rip)
    jmp .L1
.L9:
    movl    $6, value(%rip)
    jmp .L1
.L2:
    movl    $-1, value(%rip)
    nop
.L1:
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc

表格选项

表选项可以只使用一个赋值，而不是有很多我们可以跳转到的代码，我们只需要一个值表。我们也不需要跳进那张 table ；我们只需要计算一个索引，然后无条件地从中加载一个值。

void index_input( int input ) {
  value = ( input < N_VALUE ) ? INPUT_TO_VALUE_TABLE[input] : VALUE_DEFAULT;
}

(是的，我们真的应该在那里使用无符号整数，这样我们就知道它不会小于零。)

index_input:
.LFB1:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movl    %edi, -4(%rbp)
    cmpl    $5, -4(%rbp)
    jg  .L13
    movl    -4(%rbp), %eax
    cltq
    movl    INPUT_TO_VALUE_TABLE(,%rax,4), %eax
    jmp .L14
.L13:
    movl    $-1, %eax
.L14:
    movl    %eax, value(%rip)
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc

附录

C代码(example.c)

int value;

#define N_VALUE 7

#define VALUE_0 0
#define VALUE_1 1
#define VALUE_2 2
#define VALUE_3 3
#define VALUE_4 4
#define VALUE_5 5
#define VALUE_6 6
#define VALUE_DEFAULT -1

void switch_input( int input ) {
  switch(input) {
  case 0: value = VALUE_0;
    break;
  case 1: value = VALUE_1;
    break;
  case 2: value = VALUE_2;
    break;
  case 3: value = VALUE_3;
    break;
  case 4: value = VALUE_4;
    break;
  case 5: value = VALUE_5;
    break;
  case 6: value = VALUE_6;
    break;
  default: value = VALUE_DEFAULT;
    break;
  }
}

const int INPUT_TO_VALUE_TABLE[N_VALUE] = {
  VALUE_0,
  VALUE_1,
  VALUE_2,
  VALUE_3,
  VALUE_4,
  VALUE_5,
  VALUE_6
};

void index_input( int input ) {
  value = ( input < 6 ) ? INPUT_TO_VALUE_TABLE[input] : VALUE_DEFAULT;
}

程序集(example.s)

由 gcc -S 生成。

    .file   "example.c"
    .comm   value,4,4
    .text
    .globl  switch_input
    .type   switch_input, @function
switch_input:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movl    %edi, -4(%rbp)
    cmpl    $6, -4(%rbp)
    ja  .L2
    movl    -4(%rbp), %eax
    movq    .L10(,%rax,8), %rax
    jmp *%rax
    .section    .rodata
    .align 8
    .align 4
.L10:
    .quad   .L3
    .quad   .L4
    .quad   .L5
    .quad   .L6
    .quad   .L7
    .quad   .L8
    .quad   .L9
    .text
.L3:
    movl    $0, value(%rip)
    jmp .L1
.L4:
    movl    $1, value(%rip)
    jmp .L1
.L5:
    movl    $2, value(%rip)
    jmp .L1
.L6:
    movl    $3, value(%rip)
    jmp .L1
.L7:
    movl    $4, value(%rip)
    jmp .L1
.L8:
    movl    $5, value(%rip)
    jmp .L1
.L9:
    movl    $6, value(%rip)
    jmp .L1
.L2:
    movl    $-1, value(%rip)
    nop
.L1:
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   switch_input, .-switch_input
    .globl  INPUT_TO_VALUE_TABLE
    .section    .rodata
    .align 16
    .type   INPUT_TO_VALUE_TABLE, @object
    .size   INPUT_TO_VALUE_TABLE, 28
INPUT_TO_VALUE_TABLE:
    .long   0
    .long   1
    .long   2
    .long   3
    .long   4
    .long   5
    .long   6
    .text
    .globl  index_input
    .type   index_input, @function
index_input:
.LFB1:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movl    %edi, -4(%rbp)
    cmpl    $5, -4(%rbp)
    jg  .L13
    movl    -4(%rbp), %eax
    cltq
    movl    INPUT_TO_VALUE_TABLE(,%rax,4), %eax
    jmp .L14
.L13:
    movl    $-1, %eax
.L14:
    movl    %eax, value(%rip)
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE1:
    .size   index_input, .-index_input
    .ident  "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits