这4种统计代码执行耗时才足够优雅（让你的代码更加优雅的编程技巧-跳转表）

前言前面我们讲到了《函数指针》，今天我们看一个编程技巧-函数跳转表我们先来看如何实现一个简易计算器，下面我们就来说一说关于这4种统计代码执行耗时才足够优雅?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

这4种统计代码执行耗时才足够优雅

前言

前面我们讲到了《函数指针》，今天我们看一个编程技巧-函数跳转表。我们先来看如何实现一个简易计算器。

初始版本

让我们实现一个简易计算器，我们首先能想到的方式是什么？switch语句或者if else语句。没错，初学就会想到的两种方式，我们来看看这种实现方式。这里我们选择switch语句，定义一个操作类型，用户选择操作类型与操作类型匹配时，选择对应的处理函数进行处理，calc1.c代码如下：

/*calc1.c*/ #include<stdio.h> #include<stdlib.h> /*将操作定义为枚举类型*/ typedef enum { OP_ADD = 0, OP_SUB, OP_MUL, OP_DIV, }OP_TYPE; /*加减乘除处理函数*/ double ADD(double op1,double op2) { return op1 op2; } double SUB(double op1,double op2) { return op1-op2; } double MUL(double op1,double op2) { return op1*op2; } double DIV(double op1,double op2) { return op1/op2; } double calc(int op,double op1,double op2) { /*使用switch，根据操作类型，选择操作*/ double result = 0; switch(op) { case OP_ADD: { result = ADD(op1,op2); break; } case OP_SUB: { result = SUB(op1,op2); break; } case OP_MUL: { result = MUL(op1,op2); break; } case OP_DIV: { result = DIV(op1,op2); break; } default: { printf("unsupport opration\n"); break; } } return result; } int main(int argc,char *argv[]) { if(4 > argc) { printf("usage:op num1 num2\n"); printf("op[0:add,1:sub,2:mul;3:div]\n"); return 0; } int op = atoi(argv[1]); double op1 = atof(argv[2]); double op2 = atof(argv[3]); printf("op:%d,op1:%.1f,op2:%.1f\n",op,op1,op2); double result = calc(op,op1,op2); printf("result is %.1f\n",result); return 0; }

除去编译器对switch进行优化的情况，这种设计方式有以下几个缺点：

操作增加时，代码增加，case语句将变得冗长。
操作增加时，分支增加，处理对应操作的时间将会增长。
代码可维护性较差。

我们观察代码会发现，每增加一种操作，就需要增加一个分支，当操作越来越多的时候calc函数将会变得冗长且不易维护。并且如果没有编译器优化，由于在找到最终匹配的之前，每一个case语句都需要执行，因此可能将导致运行时间变长。

函数跳转表版本

既然每一个操作对应一个函数，那么完全可以定义一个函数指针数组，而每个操作对应一个下标值，只要知道下标值，很快就可以找到对应的函数。我们都知道，数组下标方式访问数据效率是很高的。该版本实现如下：

calc2.c #include<stdio.h> #include<stdlib.h> /*将操作定义为枚举类型*/ typedef enum { OP_ADD = 0, OP_SUB, OP_MUL, OP_DIV, }OP_TYPE; /*入参为double，出参为double的函数指针*/ typedef double (*OP_FUNC)(double,double); typedef struct OP_STRUCT { OP_TYPE opType;//操作类型 OP_FUNC opFun; //操作函数 }OP_STRUCT; /*加减乘除处理函数与calc1.c相同，这里省略，可自行添加*/ /*函数跳转表*/ static OP_STRUCT g_opStruct[] = { {OP_ADD ,ADD}, {OP_SUB ,SUB}, {OP_MUL ,MUL}, {OP_DIV ,DIV}, }; /*最大操作数量*/ static int g_opNum = sizeof(g_opStruct)/sizeof(OP_STRUCT); double calc(int op,double op1,double op2) { if(op >= g_opNum || op < 0) { printf("unknow opration\n"); return 0; } /*根据操作类型直接选择操作函数*/ return g_opStruct[op].opFun(op1,op2); } /*main函数与calc1.c相同，这里省略*/

calc函数中，直接根据操作类型而选择需要的操作处理函数。时间复杂度为O(1)。另外，当需要新增一种操作时，不需要修改calc函数，只需要在函数表g_opStruct中增加一种操作即可。而操作处理是一个返回值为double，入参为两个double的函数，因此使用：

typedef double (*OP_FUNC)(double,double);

将该类型函数指针定义为OP_FUNC，方面后面的使用。

另外，还可以看到calc函数很简洁，关键代码只有一行。

总结

本文的例子有很多可以优化的地方，例如异常时返回0，可能被当成结果等等，这里只是用switch语句和跳转表作简单的示例。而对于同类型的分支处理，完全可以考虑使用跳转表的方式，使用跳转表还需要注意的一点就是数组越界。

跳转表只是一种思路，它并不是在所有情况下都可以替代switch语句，可根据实际情况决定是否需要使用。

思考

为什么在说明第一个版本的简易计算器的时候，强调：除去编译器对switch进行优化的情况？