从处理器的角度来说，条件分支会导致指令流水线的中断，所以控制语句需要严格保存状态，因为处理器是很难直接进行逻辑判断的，有可能它会执行一段时间，发现出错后再返回，也有可能通过延时等手段完成控制流的正确性。所以笔者在想，使用过多的if _else，除了可读性差，是否还会对执行效率造成影响呢？
于是笔者决定采用职责链重构if控制语句，笔者猜想，如果采用设计模式既可以避免if分支，提高执行效率，同时可以让程序具备解耦合性和可维护性，是否是一种更优解呢？
为了验证笔者的猜想，更好的优化c语言程序，笔者使用职责链模式对一段if_else程序进行了重构。
程序的性能标准是执行时间，计算程序时间的程序来源于：C语言 计算程序运行时间（精确到毫秒/微秒）_c语言计算运行时间-CSDN博客
以下是笔者本人用c编写的责任链设计模式：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<memory.h>
#include<string.h>
#include <windows.h>
typedef int (*Handler)(int);
typedef struct task_node
{
Handler handler;
struct task_node* next;
}taskN;
int task1(int a) {
if (a == 1) {
//printf("a == 1"); printf会耗费大量时间，为了不影响测试，所以只留下判断语句
return 0;
}
return -1;
}
int task2(int a) {
if (a == 2) {
return 0;
}
return -1;
}
int task3(int a) {
if (a == 3) {
return 0;
}
return -1;
}
int task4(int a) {
if (a == 4) {
return 0;
}
return -1;
}
int task5(int a) {
if (a == 5) {
return 0;
}
return -1;
}
int task6(int a) {
if (a == 6) {
return 0;
}
return -1;
}
int task7(int a) {
if (a == 7) {
return 0;
}
return -1;
}
int task8(int a) {
if (a == 8) {
return 0;
}
return -1;
}
int task9(int a) {
if (a == 9) {
return 0;
}
return -1;
}
int task10(int a) {
if (a == 10) {
return 0;
}
return -1;
}
int task11(int a) {
if (a == 11) {
return 0;
}
return -1;
}
int task12(int a) {
if (a == 12) {
return 0;
}
return -1;
}
taskN* initi() {
taskN* tas1 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas2 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas3 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas4 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas5 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas6 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas7 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas8 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas9 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas10 = malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas11= malloc(sizeof(taskN));
taskN* tas12= malloc(sizeof(taskN));
tas1->handler = task1;
tas2->handler = task2;
tas3->handler = task3;
tas4->handler = task4;
tas5->handler = task5;
tas6->handler = task6;
tas7->handler = task7;
tas8->handler = task8;
tas9->handler = task9;
tas10->handler = task10;
tas11->handler = task11;
tas12->handler = task12;
tas1->next = tas2;
tas2->next = tas3;
tas3->next = tas4;
tas4->next = tas5;
tas5->next = tas6;
tas6->next = tas7;
tas7->next = tas8;
tas8->next = tas9;
tas9->next = tas10;
tas10->next = tas11;
tas11->next = tas12;
return tas1;
}
void process(taskN* bol, int a) {
int i = bol->handler(a);
while (i != 0)
{
i = bol->handler(a);
bol = bol->next;
}
}
void main() {
double run_time;
LARGE_INTEGER time_start; //开始时间
LARGE_INTEGER time_over; //结束时间
double dqFreq; //计时器频率
LARGE_INTEGER f; //计时器频率
QueryPerformanceFrequency(&f);
dqFreq = (double)f.QuadPart;
QueryPerformanceCounter(&time_start);
taskN* bol = initi();
int a = 12;
for (int i = 0; i <= 50000000; i++)
{
/*
if (a == 1) {
}
else if (a == 2) {
}
else if (a == 3) {
}
else if (a == 4) {
}
else if (a == 5) {
}
else if (a == 6) {
}
else if (a == 7) {
}
else if (a == 8) {
}
else if (a == 9) {
}
else if (a == 10) {
}
else if (a == 11) {
}
else if (a == 12) {
}
else {
}
*/
/*
process(bol, a);
*/
switch (a) {
case 1:
break;
case 2:
break;
case 3:
break;
case 4:
break;
case 5:
break;
case 6:
break;
case 7:
break;
case 8:
break;
case 9:
break;
case 10:
break;
case 11:
break;
case 12:
break;
default:
break;
}
}
QueryPerformanceCounter(&time_over); //计时结束
run_time = 1000000 * (time_over.QuadPart - time_start.QuadPart) / dqFreq;
//乘以1000000把单位由秒化为微秒，精度为1000 000/（cpu主频）微秒
printf("\nrun_time：%fus\n", run_time);
/*为了偷懒，程序就懒得free了*/
}使用if_else时：
a=1,第一个循环执行：
a=12,最后一个循环执行：
两者时间基本没区别，在循环语句中
笔者还测试了只有if( a== 1)这一个判断语句下的性能：
可以看出基本没什么区别。
使用case时：
a=12时如下，与a=1时的结果几乎没有区别：
switch语句除了比较简洁一点，执行速度完全没法比。
使用责任链时：
任务优先级在责任链上过高(a=1)：
任务优先级在责任链过低（a=12)：
可以看出，职责链的速度非常慢，特别是任务优先级低时，执行速度几乎是if_else的150倍。
综上得出，if_else的执行速度是最快的，如果判断的时间复杂度过大，而且判断语句的数量较少，使用if_else，性能可能会更好。
但是，上述的前提是建立在判断语句的数量较少的情况下。
现在让我们考虑这样一种情况：不是判断a从1到12，而是从a到10000呢？程序等价于下图：
再附加一个条件，大多数情况下，a的值都是1。
虽然if_else的耗时比较短，但是在大量的循环下，耗时也不容小觑。因为a大多数情况是1，其他的判断分支只有小概率发生，此时我们使用责任链就可以完美跳过这些语句的判断：
（程序用for循环表示中间的分支，写得不准确，理解意思就好）
当然，读者可能认为if else if在这里也可以跳过中间的语句，也能实现优先级，但是如果改成这样呢：
这种情况下，if else if只能执行其中一个，显然不行，使用大量的if，就变成了上面的情况，我们不得不将原先的代码大量删除并重写，这十分让人难受。这样一对比，对于部分实现的if分支，使用责任链的优点有什么呢？如下图：
在责任链任务里进行改动，可以选择责任链终止的位置，跳过后面的任务，当然，通过goto等跳转指令也是可以实现的，但是if语句很难做到这样灵活，对于复杂的业务场景，很难在原先的基础上进行拓展，责任链的解耦合性和可拓展性是非常好的优点。
考虑复杂的业务场景，责任链明显优于传统的if_else。
尽管如此，if_else还是十分友好的，特别是在mcu等产品的开发中，使用设计模式的资源花费简直是奢求，毕竟设计模式是针对高级语言的，大多数情况下if_else往往是最优解。不过，笔者认为大量使用if_else的前提是项目不需要长期维护，一般情况下还是要多使用设计模式，例如在linux内核中就有源码使用了责任链模式，这是从性能，解耦合性和可读性等多方面考虑，值得开发者学习。如果是小型项目，对维护没有要求，而且控制语句的数量较少，为了性能和简便性可以考虑直接使用if_else分支。但是如果大型项目中含有大量if分支，可以考虑使用设计模式重构。
