iOS Switch内部原理

switch特性介绍

1、假设switch语句的分支比较少的时候（例如3，少于4的时候没有意义）没有必要使用此结构，相当于if。
2、各个分支常量的差值较大的时候，编译器会在效率还是内存进行取舍，这个时候编译器还是会编译成类似于if，else的结构。
3、在分支比较多的时候：在编译的时候会生成一个表（跳转表每个地址四个字节）。

switch汇编代码案例

三个及以下case

1.创建工程在main函数页面写下如下代码：

void funA(int a){switch (a) {case 1:printf("向上");break;case 2:printf("向下");break;case 3:printf("向左");break;default:printf("原地不动");break;}
}

2.Debug -> Debug Overflow -> Always show Disassembly 调成编译断点模式在方法处打断点，真机运行查看汇编代码。

switch 3个case汇编代码

3.上图基本流程如下(省略系统正常操作)：

1.将参数a-1判断a和1是否相等
2.相等则执行case代码
3.不相等则将参数 a - 2再判断 a 和 2是否相等
4.根据case递增判断知道Default 结束

注：这和if else判断相似一个一个比较，是最基本的方法。

四个case

1.输入以下代码

void funA(int a){switch (a) {case 1:printf("向上");break;case 2:printf("向下");break;case 3:printf("向左");break;case 4:printf("向右");break;default:printf("原地不动");break;}
}

2.编译真机运行获得如下结果：

switch4选项以上

3.如上图解析：

1.先将参数减一和减四（4位case的数量）。
2.先判断是否为Default选项（上面减四就是为了判断是否为Default的情况）。
3.在物理地址部分建立内存表并且将case按顺序放进内存表中。
4.获取内存地址，然后根据参数减一后偏移2个单位，查询case在表中的具体地址准确找到对应的地址内存并且将值赋给寄存器。
5.根据获得的地址跳转指定的case直接找到目标执行。

注：内存地址的偏移是从0开始，所以参数需要减一来适应index。

4.神奇的内存计算，下面附上内存计算过程的图片，因为重新执行程序左边的内存地址会有差异但是pc执行代码是一样的：

内存地址计算

汇编指令的用法见https://www.jianshu.com/p/583709763fa5

1.首先获取物理内存地址为0x1040ce8a8
2.根据参数传的是3，然后减一得2(10)偏移两个单位即1000为8位得到BC FF FF FF内存地址是从右往左读的
3.将获得的物理地址0x1040ce8a8加上计算得出的偏移地址后就等到了跳转执行地址（即在内存表格中确定具体内存位置）。
4.直接跳转执行。

注：计算方法为将物理地址0x1040ce8a8 + 0xffffffffbc = 0x1040ce8a8 - 0x44(取反加1 补码详见补码) = 0x1040ce864 计算结果跟上图打印结果完全一致是不是很神奇？

分部差异大的例子

1.输入以下代码

void funA(int a){switch (a) {case 1:printf("向上");break;case 200:printf("向下");break;case 3000:printf("向左");break;case 178:printf("向右");break;default:printf("原地不动");break;}
}

2.编译真机运行获得如下结果：

跳跃性switch

3.解析：
当case的判断条件跳跃性太大，编译器就会变为if判断一样采用一一比较的方式进行判断效率是不高的。

所以在写switch语句的时候尽量要将其判断的case连续起来这样即减少运行时间又节省系统内存

执行switch时，会生成一张跳转表，表项数为（最大case值-最小case值＋1），跳转表是一个数组，数组是一段连续的内存，jt数组中包含了7个表项（数组索引对应值），每个都是指向对应代码块的指针。
编译器将switch值n-最小case值(100)，把取值范围移动到0至6之间，创建出一个新的程序变量index。首先判断index是否大于6，来判断是否在范围之外，如果超出直接执行default，即log_def指针对应代码块。
否则，根据索引的值直接跳转不同位置。

执行if-else是逐个条件进行判断，直到命中；与if-else语句相比，使用跳转表的优点是执行switch语句的时间与数量无关，且读取switch参数时只读取一次，就可跳到对应分支；缺点是维系了一个连续的数组，实际时使用空间换时间。

差异小的部分

这边简单介绍下，差异小的部分编译器会根据系统内存和时间之间取舍，比如4个case差值在8之间会建八个元素的表，刚才4个内存位，现在就是8个内存位，case以外的间隔默认为Default。具体的时间空间问题是编译器决定的。

总结

Switch在case连续的且大于等于4个的情况向下采用建表查询的方式，效率是大于if else语句的。
小于3个case和case语句不规律差异较大建表需要耗费很大内存的情况下是相当于if else语句的。
编译器是根据时间和空间的消耗来决定那种方式效率更高，所以在Switch写判断条件的时候最好做到连续紧密，可以最大限度的节省时间和内存。

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