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(四)羽夏看C语言——循环与跳转

2021-09-03 13:01 851 查看

写在前面

  此系列是本人一个字一个字码出来的,包括示例和实验截图。本人非计算机专业,可能对本教程涉及的事物没有了解的足够深入,如有错误,欢迎批评指正。 如有好的建议,欢迎反馈。码字不易,如果本篇文章有帮助你的,如有闲钱,可以打赏支持我的创作。如想转载,请把我的转载信息附在文章后面,并声明我的个人信息和本人博客地址即可,但必须事先通知我

你如果是从中间插过来看的,请仔细阅读**(一)羽夏看C语言——简述** ,方便学习本教程。

if语句

  生活中,经常会有选择或者情况需要自己判断,计算机也是如此。所有的判断语句还是后面将要介绍的循环其实都是由

JCC指令
组成的。我们先给出如下代码示例:

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C,请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s(可以 printf,但微软编译器编译会报错,自行科普)

int main()
{
int c = 0;
int re = 0;
cout << "请输入数字:" << endl;
cin >> c;

if (c==0)
{
re = -c;
}
else if (c==1)
{
re = c + c;
}
else if (c==2)
{
re = 4;
}
else if (c==3)
{
re = c * c;
}
else if (c==4)
{
re = c + c + 5;
}
else if (c==5)
{
re = c;
}
else
{
re = -1;
}

system("pause");
return 0;
}

  然后查看一下它的反汇编:

  是不是很简单粗暴,每次需要判断是不是,不是再跳转,虽然结构清晰,但生成了大量的汇编代码,影响效率,写起来也挺费劲。

switch语句

  

switch
语句在多情况判断上是用的最多的,是
if
语句的升级版,绝大多数情况比单纯的
if-else
高效的多,下面我们用代码揭开它神秘的面纱:

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C,请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s(可以 printf,但微软编译器编译会报错,自行科普)
//将 cin 改为 scanf_s(可以 scanf,但微软编译器编译会报错,自行科普)

int main()
{
int c = 0;
int re = 0;
cout << "请输入数字:" << endl;
cin >> c;
switch (c)
{
case 0:
re = -c;
break;
case 1:
re = c + c;
break;
case 2:
re = 4;
break;
case 3:
re = c * c;
break;
case 4:
re = c + c + 5;
break;
case 5:
re = c;
break;
default:
re = -1;
break;
}

system("pause");
return 0;
}

  然后我们查看它的反汇编:

  让我们分析一下比较有意思的反汇编:
mov eax,dword ptr [ebp-0Ch]
mov dword ptr [ebp+FFFFFF20h],eax
cmp dword ptr [ebp+FFFFFF20h],5
ja 0047255F
mov ecx,dword ptr [ebp+FFFFFF20h]
jmp dword ptr [ecx*4+004725C8h]

  

ebp-0Ch
就是
c
的地址,它先比较这个东西是否
大于5
,如果大于直接到转到
0x0047255F
这个地址,也就是
default
语句,看来编译器还是挺“聪明的”。然而最“聪明”的不在这里,而是
jmp dword ptr [ecx*4+004725C8h]
这句汇编。让我们看看
0x04725C8
这个地址到底存储的是什么东西:

  首先打开内存窗口,输入那个地址,然后在内存窗口显示右键选中

四个字节整数
没有文本
十六进制显示
即可。得到如下图结果:

  如果你细心的话,你会发现这里面存储的都是每个

case
的地址,被称为地址表。我只需计算出一次结果,就可以跳转到我需要的位置。

  咱们举的例子是情况连续的时候,如果不连续但差距不算太大呢,我们尝试把

case 3
删掉,看看有什么情况出现。

- 反汇编 -

- 地址表 -

  可以看出表的成员个数不变,但被删除的

case
的地址处被填充了
default
语句的地址。编译器可以通过某种
推断
来实现地址表的构建提高运行效率,但是如果每个
case
没有任何规律可言的话,那会怎么样呢?

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C,请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s(可以 printf,但微软编译器编译会报错,自行科普)
//将 cin 改为 scanf_s(可以 scanf,但微软编译器编译会报错,自行科普)

int main()
{
int c = 0;
int re = 0;
cout << "请输入数字:" << endl;
cin >> c;
switch (c)
{
case 0:
re = -c;
break;
case 15:
re = c + c;
break;
case 200:
re = 4;
break;
case 489:
re = c + c + 5;
break;
case 542:
re = c;
break;
default:
re = -1;
break;
}

system("pause");
return 0;
}

  然后看一下反汇编:

  哈哈,这回编译器“找不到头脑了”,只能老老实实的用

if-else
的样式生成汇编了。

循环语句

  循环语句应该是编程中经常会用到的语句。所有的形式示例如下:

for语句

for (int i = 0; i < 5; i++)
{
//do something
}

while语句

int i;
do
{
//do something
} while (i<5);

do语句

int i;
while (i<5)
{
//do something
}

  在汇编层面,所有循环到汇编的本质都是一样的,下面我们用代码进行验证:

#include <iostream>
//如果是C,请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h

int main()
{
int c = 0;

//for循环
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
c++;
}

//do循环
int i = 0;
do
{
c++;
i++;
} while (i < 5);

//while循环
i = 0;
while (i < 5)
{
c++;
i++;
}

system("pause");
return 0;
}

  然后编译运行,查看它的反汇编,结果如下:

- for循环 -

- do循环 -

- while循环 -

跳转语句

  

break
continue
goto
被我统称为跳转语句。
break
continue
语句经常在循环语句和
switch
语句出现,经常和
if
配套以判断是否不符合循环条件跳出而使用。翻译到汇编层面,它不过就是一条
jmp
指令,
switch
语句的已经体现了。
goto
语句翻译到汇编也是一条
jmp
指令,但如果处理不善,就会打乱程序执行流程出现不太可预测的结果,不太建议使用。那我们做一个循环语句的,其他自行探索实验,代码如下:

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C,请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s(可以 printf,但微软编译器编译会报错,自行科普)

int main()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
label:
if (i==2)
continue;

if (i == 7)
goto label;

if (i==8)
break;
}
system("pause");
return 0;
}

for each语句

  经查阅,这个语句仅在微软的编译器里面有。所以本人还是略微做一下实验,来看看

for each
语句到底为我们做了什么东西。在实验之前,需要通过
项目属性页
-
C/C++
-
语言
来关闭
符合模式
,代码如下:

#include <iostream>
using namespace std;
//如果是C,请自行将头文件包含改为 stdio.h 和 stdlib.h
//将 cout 改为 printf_s(可以 printf,但微软编译器编译会报错,自行科普)

int main()
{
int nums[] = { 1,2,3,4,5,6 };
int num = 0;
for each (int var in nums)
{
num += var;
}
system("pause");
return 0;
}

  然后看一下反汇编:

  一个简简单单的

for each
却为我们生成了好几行代码,剩下的还请自行探索。

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  (五)羽夏看C语言——结构体与类(C++)

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