汇编级别的Switch case代码

Question

汇编级别的Switch case代码

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我正在使用Cygwin Windows编程。在进行了一些C语言编程并熟悉了这门语言后，我想看看编译器为我编写的代码做了什么操作。

因此，我编写了一个包含switch case语句的代码块，并使用以下方法将其转换为汇编：

gcc -S foo.c

以下是C源码：

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;
    }
}

现在的汇编代码如下：

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，在汇编中，代码首先检查最后一种情况（即第10种情况）。这很奇怪。然后它将“i”复制到“eax”中并执行我无法理解的操作。

我听说编译器为switch..case实现了一些跳转表，这就是这段代码在做什么吗？或者它在做什么以及为什么这样做？因为在少数情况下，该代码与生成if...else梯形时非常相似，但当情况数量增加时，会出现这种不寻常的实现。

提前致谢。

- puffadder

很不幸，它不能将字符串指针优化为查找表并调用call _printf。即使在-O3下，gcc/clang/icc也都没有这样做。https://godbolt.org/g/JrSwU3（但是它们会将`printf`优化为`puts`，并将尾调用优化为`jmp`而不是`call`/`ret`）。 - Peter Cordes

4个回答

4

对于[1..10]，编译器将生成一张表格，这样它就不需要比较值来确定跳转位置，直接使用：goto table[i]。这样可以提高速度。

但是如果i > 10，则会跳转到默认语句。程序必须在跳转之前进行检查，否则程序将崩溃。

如果你有稀疏的值（如23、9233、91238，而不是1、2、3...），编译器就不会生成这样的表格，而是逐个比较每个值。

- Nicolas Viennot

4

是的，这是一个跳转表。第一个检查是检查值是否在案例中，并在不在时跳转到默认值。请注意，在这样的表格中，如果 %eax 为 0，则 L14(%eax) 指向表格的第一个元素（L13）。因此，在表格中，case 10: 的索引为9，而不是10。

切换的方式取决于您在 case 中拥有的值；在这种情况下，它们是“顺序”排列的，因此可以使用简单的跳转表。

- ShinTakezou

0

是的，首先通过 switch 值计算 eax（使用 sall 移位作为乘法）来获取跳转表中的地址（跟随标签 L14:）

jmp *%eax 是一个近跳转到您的 case 标签。 (jmp near eax)

其他标签后面的代码只是打印并跳过其他 case。

- stacker

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- R Samuel Klatchko · Accepted Answer

首先，代码比较了i和10，当值大于10时跳转到默认情况(cmpl $10, -4(%ebp)后面是ja L13)。

接下来的代码将输入向左移位两位(sall $2, %eax)，这相当于乘以4，生成跳转表的偏移量(因为表中每个条目占用4个字节)。

然后它从跳转表中加载一个地址(movl L14(%eax), %eax)并跳转到该地址(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 表示默认情况。它既是跳转表中的第一个条目（当 i 为0时），也在开头被特殊处理（当 i > 10 时）。