switch的孤独
“我还以为你从来都不会选我呢？”，switch孤独地呢喃着。 在C语言中，关于条件判定、分支执行，我们使用的最多的应该就是if else语句了吧；是不是都快忘记switch，switch同样地可以进行条件判定和分支执行，甚至很多时候，switch让代码更加灵活和高效。
为什么switch更高效？
switch会在可能时，采用跳转表的方式来实现代码的跳转；这比起写一大堆的if else的效率来得高得多。“talk is cheap，show me the code”，让我们直接看例子：
void func(int x) {
switch (x) {
case 1001:
x = 1001;
break;
case 1021:
x = 1021;
break;
case 1031:
x = 1031;
case 1041:
x = 1041;
break;
case 1051:
x = 1051;
break;
}
}
如果func()用if else来进行代码跳转，看起来大概是这样子：
void func(int x) {
if (x == 1001) {
x = 1001
} else if (x == 1021) {
x == 1021
} else if (x == 1031 x == 1041) {
x = 1041;
} else if (x == 1051) {
x = 1051;
} else {
} // do nothing
}
如果x等于1051的话，采用if else需要进行4次跳转才能执行x = 1051;；而采用switch则只需要2次判断，即可（分支数量不会改变switch的判断次数，而随着分支数量的增加if else的执行效率就会严重下降）:
- switch首先会判断x是否大于1051，如果x大于1051直接退出switch语句；
- 如果x等于1051，那么switch会直接跳转到
case 1051处执行代码。同样地x等于1001，switch会直接跳转到case 1001处执行代码，依次类推。
如果我们将1001到1051之间的所有分支填满，此时if else语句的数量是异常多的，并且当x等于1051时，func()需要进行51次左右的判断；但是switch仍然只需要2次判断。此时，switch的执行效率和if else的执行效率一比较，高下立判。那么，switch是如何做到如此高效的进行代码跳转的呢？答案是跳转表。下面用一段伪代码来表示：
void func(int x) {
int jump_table[51];
jump_table[1001-1001] = 代码case 1001的地址
jump_table[1002-1001] = 跳出switch
...
jump_table[1021-1001] = 代码case 1021的地址
jump_table[1022-1001] = 跳出switch
...
jump_table[1031-1001] = 代码case 1031的地址
jump_table[1032-1001] = 跳出switch
...
jump_table[1041-1001] = 代码case 1041的地址
jump_table[1042-1001] = 跳出switch
...
jump_table[1051-1001] = 代码case 1051的地址
跳转表会尝试对case的值进行操作，将其值对应到
跳转表的下标；下标对应的就是应该执行的代码地址；
以此达到快速执行代码跳转的目的
switch (x) {
case 1001:
x = 1001;
break;
case 1021:
x = 1021;
break;
case 1031:
x = 1031;
case 1041:
x = 1041;
break;
case 1051:
x = 1051;
break;
}
}
switch通过对case的值进行计算，将所有case的代码执行地址映射到一个数组中去，这样就可以根据x的值直接进行代码跳转了，非常灵活而高效。那么，GCC真的是通过上述伪代码类似的跳转表来实现switch语句的吗？在linux下对使用switch的func()进行编译（只编译成汇编代码，执行命令gcc -S func.c，注意某些低版本的gcc不会用跳转表实现switch，笔者自测gcc4.4版本以上会使用跳转表实现switch，笔者使用macbook pro中的gcc 4.2版本并未使用跳转表实现switch）:
.file "func.c"
.text
.globl func
.type func, @function
func:
.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)
movl -4(%rbp), %eax
subl $1001, %eax #减去1001
cmpl $50, %eax# 大于50直接退出switch
ja .L9
movl %eax, %eax
leaq 0(,%rax,4), %rdx
leaq .L4(%rip), %rax
movl (%rdx,%rax), %eax
movslq %eax, %rdx
leaq .L4(%rip), %rax
addq %rdx, %rax
jmp *%rax
.section .rodata #只读数据
.align 4
.align 4
.L4:#这个就是跳转表了
.long .L3-.L4#可以看到这里对应case 1001
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L5-.L4# 这里对应case 1021
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L6-.L4# 这里对应case 1031
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L7-.L4# 这里对应case 1041
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L9-.L4
.long .L8-.L4# 这里对应case 1051
.text
.L3:# case 1001
movl $1001, -4(%rbp)
jmp .L2
.L5:# case 1021
movl $1021, -4(%rbp)
jmp .L2
.L6:# case 1031
movl $1031, -4(%rbp)# .L6执行完，继续执行.L7
.L7:# case 1041
movl $1041, -4(%rbp)
jmp .L2
.L8:# case 1051
movl $1051, -4(%rbp)
nop
.L2:
.L9:
nop
popq %rbp
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size func, .-func
.ident "GCC: (Debian 7.3.0-19) 7.3.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
gcc编译后的汇编代码，非常清晰，其中的.L4就是跳转表了，.L4中出现最多的就是.L9-.L4，这就是未出现在switch中的case，默认都是跳出switch语句。
switch名言：“我不是万能的”
“亲爱的程序员，我不是万能的。” 由上文可以，在跳转分支较多时，switch比起if else是有很大优势的，但是switch也不是万能的。请你思考一下： 使用跳转表固然大幅提升了代码跳转的效率，但是使用跳转表本身就是一种消耗。如果我的case范围差距非常大，那我的跳转表岂不是也会非常大？如果我的func()是这样的：
void func(int x) {
switch (x) {
case 1001:
x = 1001;
break;
case 1021:
x = 1021;
break;
case 1031:
x = 1031;
case 1041:
x = 1041;
break;
case 2000:
x = 2000;
case 3000:
x = 3000;
break;
}
}
那我的跳转表岂不是要容纳3000个执行地址？这样岂不是会得不偿失。请你放心，51已经是switch的极限了（针对笔者当前测试的数据而言，这也是为什么上述例子中的case最小值是1001，case最大值是1051），一旦计算后的case范围大于51，switch就会放弃使用跳转表，转而使用普通的条件分支判断（就像if else那样）。你可以将case 51中的51改为52，再使用gcc进行编译，查看汇编代码：跳转表就不见了。
switch的赠语
“亲爱的程序员，我在大多数情况下都能比if else更加高效和灵活哦，请不要忘记我:-)”。