切换机箱组件级别代码

Question

我在cygwin windows上编写C语言。 在完成了一些C编程并熟悉语言之后，我想深入了解编译器为我编写的代码做了些什么。

所以我写下了一个包含switch case语句的代码块，并使用以下方法将它们转换为汇编：

gcc -S foo.c  

这是C源：

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，相同的组件是：

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，在程序集中，代码首先首先检查最后一个案例（即案例10）。 这很奇怪。 然后它将'我'复制到'eax'并做一些超出我的事情。

我听说编译器为switch..case实现了一些跳转表。 这个代码在做什么？ 或者它在做什么以及为什么？ 因为在案例数较少的情况下，代码与if ... else梯形图的代码非常相似，但是当案例数增加时，可以看到这种看似不寻常的实现。

提前致谢。

Answer 1

首先，代码将i与10进行比较，并在值大于10时跳转到默认情况（ cmpl $10, -4(%ebp)后跟ja L13 ）。

下一位代码将输入向左移动两个（ sall $2, %eax ），它与乘以4的倍数相同，后者在跳转表中生成一个偏移量（因为表中的每个条目长度为4个字节）

然后它从跳转表（ movl L14(%eax), %eax ）加载一个地址并跳转到它（ jmp *%eax ）。

跳转表只是一个地址列表（按标签用汇编代码表示）：

L14:
.long   L13
.long   L3
.long   L4
...

需要注意的一点是， L13代表默认情况。 它既是跳转表中的第一个条目（当我为0时）并且在开始时特别处理（当i> 10时）。

Answer 2

是的，它是一个跳转表。 第一个检查是检查值是否在案例中，如果不是则跳转到默认值。 不要忘记在这样的表中，如果％eax为0，则L14（％eax）指向表的第一个元素（L13）。 所以在表格中， case 10:用9而不是10来索引。

切换的方式取决于你的case ; 在这种情况下，它们处于“序列”中，因此简单的跳转表是可能的。

Answer 3

对于[ 1..10 ]，编译器将生成一个表，以便它不需要比较值去某处，它直接执行： goto table[i] 。 这样它更快。

但是如果i > 10它会跳转到您的默认语句。 它必须在跳跃之前先检查，否则程序会崩溃。

如果您有稀疏值（例如，23,9233,91238，而不是1,2,3 ......），编译器将不会生成这样的表，并比较每个值。

Answer 4

是的，第一个eax是通过开关值（ sall shift as multiplication）来计算的，以从跳转表中获取地址（在标签L14: ）

jmp *%eax是一个接近你的案件标签的跳转。 （靠近eax的jmp）

其他标签后面的代码只是打印并跳过其他情况。