问题

有这样一段代码，编译器会傻傻地做多次 compare 来找到对应分支吗？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int func(int i)
{
    return (long)(&i) + i + rand();
}

int test(int flag)
{
	int i = 0;
	switch (flag) {
	case 0:
		i += func(i);
		break;
	case 1:
		i += func(i+11);
		break;
	case 2:
		i += func(i+111);
		break;
	case 3:
		i += func(i+112);
		break;
	case 4:
		i += func(i+1123);
		break;
	case 5:
		i += func(i+131);
		break;
	default:
		i += func(i+311);
		break;
	}
	return i;
}

江湖传言，编译器会自动对 switch 做自动优化。使用在线汇编工具 Compiler Explorer 可以很方便地做实验，观察 C 语言对应的汇编代码，我们来看看。

实验

实验效果很好！如下图所示，flag 有 6 个取值，编译器能自动计算出一个 jump table，然后根据 flag 值直接做跳转，把 O(n) 的计算复杂度转化成 O(1)，非常高效。代价嘛，则是增加了 jump table 带来的 O(n) 空间复杂度。

那么，是不是所有场景编译器都能做优化呢？我们把 case 4、case 5 改成两个比较大的值看看。从下图可以发现，优化失效，编译器改用 compare 来定位分支。

我们可以猜测，编译器最擅长对取值连续的 switch case 做优化，比如 flag = 0…5。如果有少许间隔，但是间隔并不大，估计编译器还是可以做好优化。下面试试把 case 4 改成 case 10，可以发现，优化的确依然生效。

总结

当 switch 的取值 “比较连续” 的情况下，编译器会使用 jump table 技术来优化 switch 的执行。当连续性很差的时候，优化效果不佳。

补充

1. 如何写出编译器友好的代码

我们的一些 if else 如果能转换成 switch，能让编译器生成更好的代码。因为 if else 对于编译器来说，优化起来更难一些：

2. 离散值的 switch 优化

对于离散值，还是有办法做优化的。核心想法是构建 hash 表，通过查表的方式来做跳转。在存在大量离散值的场景里，hash 查表的方法比 if else 决策树的方法性能更好。详细情况可以参考这篇文章：https://programming.sirrida.de/hashsuper.pdf