c - 开关盒 assembly 级代码

Question

我正在 cygwin 窗口上编写 C 语言。在完成了一些 C 编程并熟悉了该语言之后，我想深入了解一下编译器对我编写的代码做了什么。

所以我写下了一个包含 switch case 语句的代码块，并使用以下方法将它们转换为程序集:

gcc -S foo.c  

这是 C 源代码:

switch(i)
{
    case 1:
    {
        printf("Case 1\n");
        break;
    }
    case 2:
    {           printf("Case 2\n");
        break;
    }
    case 3:
    {
        printf("Case 3\n");
        break;
    }
    case 4:
    {
        printf("Case 4\n");
        break;
    }
    case 5:
    {
        printf("Case 5\n");
        break;
    }
    case 6:
    {
        printf("Case 6\n");
        break;
    }
    case 7:
    {
        printf("Case 7\n");
        break;
    }
    case 8:
    {
        printf("Case 8\n");
        break;
    }
    case 9:
    {
        printf("Case 9\n");
        break;
    }
    case 10:
    {
        printf("Case 10\n");
        break;
    }
    default:
    {
        printf("Nothing\n");
        break;
    }
}  

现在生成的相同程序集是:

movl    $5, -4(%ebp)
cmpl    $10, -4(%ebp)
ja  L13
movl    -4(%ebp), %eax
sall    $2, %eax
movl    L14(%eax), %eax
jmp *%eax
.section .rdata,"dr"
.align 4
L14:
.long   L13
.long   L3
.long   L4
.long   L5
.long   L6
.long   L7
.long   L8
.long   L9
.long   L10
.long   L11
.long   L12
.text
L3:
movl    $LC0, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L4:
movl    $LC1, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L5:
movl    $LC2, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L6:
movl    $LC3, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L7:
movl    $LC4, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L8:
movl    $LC5, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L9:
movl    $LC6, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L10:
movl    $LC7, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L11:
movl    $LC8, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L12:
movl    $LC9, (%esp)
call    _printf
jmp L2
L13:
movl    $LC10, (%esp)
call    _printf
L2:  

现在，在程序集中，代码首先检查最后一个案例(即案例 10)。这很奇怪。然后它正在将“i”复制到“eax”中并做一些超出我的事情。

我听说编译器为 switch..case 实现了一些跳转表。这是这段代码在做什么吗？或者它在做什么，为什么？因为在案件数量较少的情况下，该代码与为 if...else 阶梯生成的代码非常相似，但是当案例数量增加时，就会看到这种看起来不寻常的实现。

提前致谢。

Answer 1

首先，代码将 i 与 10 进行比较，并在值大于 10 时跳转到默认情况(cmpl $10, -4(%ebp) 后跟 ja L13)。

下一段代码是将输入向左移动 2 (sall $2, %eax)，这与乘以 4 的倍数相同，它会在跳转表中生成一个偏移量(因为每个表中的条目长 4 个字节)

然后它从跳转表 (movl L14(%eax), %eax) 加载一个地址并跳转到它 (jmp *%eax)。

跳转表只是一个地址列表(在汇编代码中用标签表示):

L14:
.long   L13
.long   L3
.long   L4
...

需要注意的一件事是 L13 代表默认情况。它既是跳转表中的第一个条目(当 i 为 0 时)，又在开始时被特殊处理(当 i > 10 时)。