切换if-else语句的优点

问题描述 投票:156回答:23

使用switch语句与使用if语句进行30个unsigned枚举的最佳做法是什么,其中大约10个具有预期的动作(目前是相同的动作)。需要考虑性能和空间,但并不重要。我已经抽象了代码片段,所以不要因为命名惯例而讨厌我。

switch声明:

// numError is an error enumeration type, with 0 being the non-error case
// fire_special_event() is a stub method for the shared processing

switch (numError)
{  
  case ERROR_01 :  // intentional fall-through
  case ERROR_07 :  // intentional fall-through
  case ERROR_0A :  // intentional fall-through
  case ERROR_10 :  // intentional fall-through
  case ERROR_15 :  // intentional fall-through
  case ERROR_16 :  // intentional fall-through
  case ERROR_20 :
  {
     fire_special_event();
  }
  break;

  default:
  {
    // error codes that require no additional action
  }
  break;       
}

if声明:

if ((ERROR_01 == numError)  ||
    (ERROR_07 == numError)  ||
    (ERROR_0A == numError)  || 
    (ERROR_10 == numError)  ||
    (ERROR_15 == numError)  ||
    (ERROR_16 == numError)  ||
    (ERROR_20 == numError))
{
  fire_special_event();
}
c++ if-statement optimization switch-statement
23个回答
152
投票

使用开关。

在最坏的情况下,编译器将生成与if-else链相同的代码,因此您不会丢失任何内容。如果有疑问,请将最常见的案例放在switch语句中。

在最好的情况下,优化器可能会找到更好的方法来生成代码。编译器所做的常见事情是构建二进制决策树(在一般情况下保存比较和跳转)或者只是构建一个跳转表(根本没有比较)。


1
投票

如果您的案例可能在将来保持分组 - 如果多个案例对应一个结果 - 那么交换机可能更容易阅读和维护。


1
投票

他们同样运作良好。鉴于现代编译器,性能大致相同。

我更喜欢if case语句,因为它们更易读,更灵活 - 你可以添加其他不基于数字相等的条件,比如“|| max <min”。但是对于你在这里发布的简单案例,它并不重要,只要做你最可读的事情。


1
投票

开关绝对是首选。查看一个开关的案例列表更容易,并且知道它正在做什么比阅读long if条件更容易。

if条件下的重复是很难的。假设其中一个==写成!=;你会注意到吗?或者,如果'numError'的一个实例写成'nmuError',那恰好编译?

我通常更喜欢使用多态而不是切换,但没有更多的上下文细节,很难说。

至于性能,最好的办法是使用分析器来测量应用程序的性能,条件类似于您在野外期望的条件。否则,你可能在错误的地方以错误的方式进行优化。


1
投票

我同意交换机解决方案的强大功能,但IMO你在这里劫持交换机。 切换的目的是根据值进行不同的处理。 如果你不得不用伪代码解释你的算法,你会使用if,因为在语义上它就是这样:if whatever_error这样做... 因此,除非您打算在某一天更改代码以获得每个错误的特定代码,否则我会使用if。


1
投票

我不确定最佳练习,但是我会使用开关 - 然后通过'默认'陷入故意堕落


1
投票

从美学角度来说,我倾向于采用这种方法。

unsigned int special_events[] = {
    ERROR_01,
    ERROR_07,
    ERROR_0A,
    ERROR_10,
    ERROR_15,
    ERROR_16,
    ERROR_20
 };
 int special_events_length = sizeof (special_events) / sizeof (unsigned int);

 void process_event(unsigned int numError) {
     for (int i = 0; i < special_events_length; i++) {
         if (numError == special_events[i]) {
             fire_special_event();
             break;
          }
     }
  }

使数据更智能,这样我们就可以使逻辑变得有点笨拙。

我意识到它看起来很奇怪。这是灵感(来自我在Python中的表现):

special_events = [
    ERROR_01,
    ERROR_07,
    ERROR_0A,
    ERROR_10,
    ERROR_15,
    ERROR_16,
    ERROR_20,
    ]
def process_event(numError):
    if numError in special_events:
         fire_special_event()

1
投票
while (true) != while (loop)

可能第一个是由编译器优化的,这可以解释为什么第二个循环在增加循环计数时会变慢。


0
投票

为了清晰和惯例,我会选择if语句,虽然我确信有些人不同意。毕竟,你想做点什么if一些条件是真的!有一个动作的开关似乎有点......不必要。


0
投票

我不是告诉你有关速度和内存使用情况的人,但是看一下开关声明是一个很容易理解的地方然后是一个很大的if声明(特别是2-3个月后)


0
投票

我会说使用SWITCH。这样你只需要实现不同的结果。您的十个相同案例可以使用默认值。如果您需要更改所有内容,则明确实施更改,无需编辑默认值。从SWITCH添加或删除案例比编辑IF和ELSEIF要容易得多。

switch(numerror){
    ERROR_20 : { fire_special_event(); } break;
    default : { null; } break;
}

甚至可能测试你的条件(在这种情况下是numerror)对可能的列表,一个数组也许所以你的SWITCH甚至没有被使用,除非肯定会有结果。


42
投票

对于您在示例中提供的特殊情况,最清晰的代码可能是:

if (RequiresSpecialEvent(numError))
    fire_special_event();

显然,这只会将问题移到代码的不同区域,但现在您有机会重用此测试。您还有更多选择如何解决它。你可以使用std :: set,例如:

bool RequiresSpecialEvent(int numError)
{
    return specialSet.find(numError) != specialSet.end();
}

我并不是说这是RequiresSpecialEvent的最佳实现,只是它是一个选项。您仍然可以使用开关或if-else链,或查找表,或对值进行一些位操作,无论如何。您的决策过程越模糊,您在孤立函数中获得的价值就越大。


0
投票

看到你只有30个错误代码,编写自己的跳转表,然后你自己做出所有的优化选择(跳转总是最快),而不是希望编译器能做正确的事情。它还使代码非常小(除了跳转表的静态声明)。它还有一个好处,即使用调试器,您可以根据需要在运行时修改行为,只需直接调用表数据即可。


0
投票

我知道它的老了但是

public class SwitchTest {
static final int max = 100000;

public static void main(String[] args) {

int counter1 = 0;
long start1 = 0l;
long total1 = 0l;

int counter2 = 0;
long start2 = 0l;
long total2 = 0l;
boolean loop = true;

start1 = System.currentTimeMillis();
while (true) {
  if (counter1 == max) {
    break;
  } else {
    counter1++;
  }
}
total1 = System.currentTimeMillis() - start1;

start2 = System.currentTimeMillis();
while (loop) {
  switch (counter2) {
    case max:
      loop = false;
      break;
    default:
      counter2++;
  }
}
total2 = System.currentTimeMillis() - start2;

System.out.println("While if/else: " + total1 + "ms");
System.out.println("Switch: " + total2 + "ms");
System.out.println("Max Loops: " + max);

System.exit(0);
}
}

改变循环计数会发生很大变化:

而if / else:5ms开关:1ms Max Loops:100000

而if / else:5ms开关:3ms Max Loops:1000000

而if / else:5ms Switch:14ms Max Loops:10000000

而if / else:5ms开关:149ms Max Loops:100000000

(如果需要,可以添加更多语句)


0
投票

在编译程序时,我不知道是否有任何区别。但至于程序本身并保持代码尽可能简单,我个人认为这取决于你想做什么。 if if else if语句是否有其优点,我认为:

允许您根据特定范围测试变量,您可以使用函数(标准库或个人)作为条件。

(例:

`int a;
 cout<<"enter value:\n";
 cin>>a;

 if( a > 0 && a < 5)
   {
     cout<<"a is between 0, 5\n";

   }else if(a > 5 && a < 10)

     cout<<"a is between 5,10\n";

   }else{

       "a is not an integer, or is not in range 0,10\n";

但是,如果其他if语句可以匆忙地变得复杂和混乱(尽管你的最佳尝试)。切换语句往往更清晰,更清晰,更易于阅读;但只能用于测试特定值(例如:

`int a;
 cout<<"enter value:\n";
 cin>>a;

 switch(a)
 {
    case 0:
    case 1:
    case 2: 
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        cout<<"a is between 0,5 and equals: "<<a<<"\n";
        break;
    //other case statements
    default:
        cout<<"a is not between the range or is not a good value\n"
        break;

我更喜欢if - else if - else语句,但它真的取决于你。如果你想使用函数作为条件,或者你想对范围,数组或向量进行测试和/或你不介意处理复杂的嵌套,我建议使用If else if else块。如果您想针对单个值进行测试,或者您想要一个干净且易于读取的块,我建议您使用switch()大小写块。


19
投票

开关速度更快。

只需在循环中尝试if / else-ing 30个不同的值,并使用开关将其与相同的代码进行比较,以查看开关的速度。

现在,交换机有一个真正的问题:交换机必须在编译时知道每种情况下的值。这意味着以下代码:

// WON'T COMPILE
extern const int MY_VALUE ;

void doSomething(const int p_iValue)
{
    switch(p_iValue)
    {
       case MY_VALUE : /* do something */ ; break ;
       default : /* do something else */ ; break ;
    }
}

不会编译。

然后大多数人将使用定义(Aargh!),其他人将在同一编译单元中声明和定义常量变量。例如:

// WILL COMPILE
const int MY_VALUE = 25 ;

void doSomething(const int p_iValue)
{
    switch(p_iValue)
    {
       case MY_VALUE : /* do something */ ; break ;
       default : /* do something else */ ; break ;
    }
}

因此,最终,开发人员必须在“速度+清晰度”与“代码耦合”之间进行选择。

(并不是说开关不能被写成令人困惑的地狱......我目前看到的大多数开关都是这个“令人困惑”的类别“......但这是另一个故事......)

编辑2008-09-21:

bk1e添加了以下注释:“将常量定义为头文件中的枚举是另一种处理此问题的方法”。

当然如此。

extern类型的要点是将值与源分离。将此值定义为宏,作为简单的const int声明,或者甚至作为枚举具有内联值的副作用。因此,如果define,enum值或const int值发生变化,则需要重新编译。 extern声明意味着在价值变化的情况下不需要重新编译,但另一方面,使得无法使用开关。结论是使用开关将增加开关代码和用作情况的变量之间的耦合。如果是,则使用开关。如果不是,那就不足为奇了。

.

编辑2013-01-15:

Vlad Lazarenko评论了我的回答,给出了他对交换机生成的汇编代码的深入研究的链接。非常启发:http://lazarenko.me/switch/


18
投票

编译器无论如何都会对它进行优化 - 选择最易读的开关。


6
投票

Switch,如果只是为了可读性。在我看来,巨大的if语句难以维护且难以阅读。

ERROR_01://故意落空

要么

(ERROR_01 == numError)||

后者更容易出错,需要比第一次更多的打字和格式化。


5
投票

可读性代码。如果您想知道哪些性能更​​好,请使用分析器,因为优化和编译器各不相同,性能问题很少出现在人们认为的情况下。


5
投票

使用开关,它是它的用途和程序员的期望。

我会把冗余的案例标签放进去 - 只是为了让人们感觉舒服,我试图记住什么时候/什么规则让他们离开。 你不希望下一个编程人员不得不对语言细节做任何不必要的思考(可能是你几个月后!)


3
投票

编译器非常擅长优化switch。最近的gcc也擅长优化if中的一系列条件。

我在godbolt上做了一些测试用例。

case值紧密组合在一起时,gcc,clang和icc都足够聪明,可以使用位图来检查值是否是特殊值之一。

例如gcc 5.2 -O3编译switch(和if非常相似):

errhandler_switch(errtype):  # gcc 5.2 -O3
    cmpl    $32, %edi
    ja  .L5
    movabsq $4301325442, %rax   # highest set bit is bit 32 (the 33rd bit)
    btq %rdi, %rax
    jc  .L10
.L5:
    rep ret
.L10:
    jmp fire_special_event()

请注意,位图是立即数据,因此没有潜在的数据缓存未命中访问它或跳转表。

gcc 4.9.2 -O3将switch编译成位图,但1U<<errNumber用mov / shift编译。它将if版本编译为一系列分支。

errhandler_switch(errtype):  # gcc 4.9.2 -O3
    leal    -1(%rdi), %ecx
    cmpl    $31, %ecx    # cmpl $32, %edi  wouldn't have to wait an extra cycle for lea's output.
              # However, register read ports are limited on pre-SnB Intel
    ja  .L5
    movl    $1, %eax
    salq    %cl, %rax   # with -march=haswell, it will use BMI's shlx to avoid moving the shift count into ecx
    testl   $2150662721, %eax
    jne .L10
.L5:
    rep ret
.L10:
    jmp fire_special_event()

注意它如何从errNumber中减去1(使用lea将该操作与移动相结合)。这使得它可以使位图符合32位立即数,避免了需要更多指令字节的64位立即movabsq

较短(机器代码)序列将是:

    cmpl    $32, %edi
    ja  .L5
    mov     $2150662721, %eax
    dec     %edi   # movabsq and btq is fewer instructions / fewer Intel uops, but this saves several bytes
    bt     %edi, %eax
    jc  fire_special_event
.L5:
    ret

(未能使用jc fire_special_event无所不在,并且是a compiler bug。)

rep ret用于分支目标,并遵循条件分支,为了旧的AMD K8和K10(推土机前):What does `rep ret` mean?。没有它,分支预测在那些过时的CPU上也不起作用。

带有寄存器arg的bt(位测试)很快。它结合了左移一个errNumber位和做一个test的工作,但仍然是1个周期延迟,只有一个Intel uop。内存arg的速度很慢,因为它的方式太CISC语义:对于“位串”的内存操作数,要测试的字节的地址是基于另一个arg(除以8)计算的,并且isn限制为内存操作数指向的1,2,4或8字节块。

Agner Fog's instruction tables开始,可变计数移位指令比最近的英特尔上的bt慢(2 uops而不是1,并且shift不会执行所需的所有其他操作)。


2
投票

IMO这是一个完美的例子,说明了切换的后果。

© www.soinside.com 2019 - 2024. All rights reserved.