switch 语句是一种多路分支控制结构，它允许一个变量根据其值来执行不同的代码块，可以把它看作是 if-else if-else 链的一种更清晰、更高效的替代方案,特别是在需要检查一个变量与多个常量值是否相等的情况下。
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基本语法
switch 语句的基本结构如下：
switch (expression) {
case constant1:
// 当 expression 的值等于 constant1 时，执行的代码
break;
case constant2:
// 当 expression 的值等于 constant2 时，执行的代码
break;
case constant3:
// 当 expression 的值等于 constant3 时，执行的代码
break;
default:
// 当 expression 的值与所有 case 都不匹配时，执行的代码
break;
}
语法详解
switch (expression)
expression是一个整型表达式（在 C99 标准之前，只允许是int类型，C99 及以后可以是int、char、enum或其他可以隐式转换为int的类型）。- 这个表达式的值会与每个
case后面的常量进行比较。
case constant:
constant必须是一个常量或常量表达式（不能是变量）。- 每个
case的值必须是唯一的,不能重复。 - 当
switch表达式的值与某个case的常量匹配时，程序就会从该case处开始执行代码。
break;
- 这是
switch语句中非常重要的部分！ break语句的作用是立即跳出switch语句，防止程序继续执行下一个case的代码。- 如果没有
break，程序会继续执行下一个case的代码，这种现象称为“贯穿”（fall-through），这在某些情况下是有意为之的，但大多数情况下，忘记写break是一个常见的错误。
default:
default是可选的,但强烈推荐使用。switch表达式的值与任何一个case都不匹配，程序就会执行default分支中的代码。default分支通常放在switch语句的最后,但它也可以放在任何位置。
工作流程
- 计算
switch(expression)的值。 - 将计算得到的值与第一个
case的常量进行比较。 - 如果匹配，则从该
case处开始执行代码，直到遇到break或switch语句的末尾。 - 如果不匹配，则跳到下一个
case进行比较。 - 如果所有
case都不匹配，并且存在default分支，则执行default分支的代码。 - 如果没有
default分支且所有case都不匹配，则switch语句不执行任何操作。
示例代码
示例 1：基本用法（带 break）
这是一个最典型的用法，根据输入的数字（1-7）输出对应的星期几。
#include <stdio.h>
int main() {
int day = 3;
char* dayName;
switch (day) {
case 1:
dayName = "Monday";
break;
case 2:
dayName = "Tuesday";
break;
case 3:
dayName = "Wednesday";
break;
case 4:
dayName = "Thursday";
break;
case 5:
dayName = "Friday";
break;
case 6:
dayName = "Saturday";
break;
case 7:
dayName = "Sunday";
break;
default:
dayName = "Invalid day";
break;
}
printf("Day %d is %s\n", day, dayName); // 输出: Day 3 is Wednesday
return 0;
}
示例 2：贯穿（Fall-through）特性
有时，我们需要多个 case 执行相同的代码块，这时就可以利用“贯穿”特性。
#include <stdio.h>
int main() {
char grade = 'B';
switch (grade) {
case 'A':
printf("Excellent!\n");
break;
case 'B':
case 'C':
printf("Good job!\n"); // 当 grade 是 'B' 或 'C' 时，都会执行这句
break;
case 'D':
printf("You passed.\n");
break;
case 'F':
printf("You failed.\n");
break;
default:
printf("Invalid grade.\n");
break;
}
return 0;
}
// 输出: Good job!
示例 3：忘记 break 的错误示例
这个例子展示了忘记 break 会发生什么。
（图片来源网络，侵删）
#include <stdio.h>
int main() {
int number = 2;
switch (number) {
case 1:
printf("This is case 1.\n");
break; // number 是 1，到这里就停止了
case 2:
printf("This is case 2.\n");
// 故意忘记 break
case 3:
printf("This is case 3.\n");
break;
default:
printf("This is the default case.\n");
}
return 0;
}
输出结果：
This is case 2.
This is case 3.原因分析：
number的值是 2，与case 2匹配。- 程序开始执行
case 2的代码，打印 "This is case 2."。 - 由于没有
break，程序没有跳出switch，而是继续向下执行case 3的代码，打印 "This is case 3."。 - 遇到
case 3的break后，才最终跳出switch语句。
switch vs. if-else if-else
| 特性 | switch 语句 |
if-else if-else 语句 |
|---|---|---|
| 判断条件 | 只能判断相等 () | 可以判断任何关系 (>, <, , 等) |
| 表达式类型 | 整型表达式 | 任何表达式（布尔、浮点等） |
| 执行效率 | 通常更高，因为它通常实现为“跳转表”(jump table)，查找速度快。 | 效率相对较低，因为可能需要逐个条件判断。 |
| 代码可读性 | 当需要检查一个变量与多个常量是否相等时，switch 结构更清晰。 |
当逻辑复杂或需要范围判断时，if-else 更灵活、更易读。 |
选择建议：
- 如果你的逻辑是 "
x等于 1...，x等于 2...，x等于 3..."，优先使用switch。 - 如果你的逻辑是 "
x大于 10...，否则如果x小于 0..."，或者需要组合条件，必须使用if-else。
C 语言中的新特性 (C++ 和 C99)
在 C 语言中，switch 语句的限制比 C++ 要严格一些。
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C99 的变化：
C99 标准允许 switch 语句的 expression 和 case 标签使用 long 类型,以及更宽的整型。
C++ 的扩展：
C++ 对 switch 做了重要的扩展，使其更安全、更强大：
- 作用域：在 C++ 中，可以在
switch语句内部定义变量，但必须放在case标签之前。 - 类型：C++ 的
switch可以接受更多类型，包括std::string（通过重载operator==）和枚举。 - 贯穿提示：C17 标准引入了属性
[[fallthrough]]，用于明确表示你希望代码“贯穿”，这是一种更安全、更清晰的写法，可以避免忘记break的警告。
C++ 示例 (作用域):
// C++ 代码
switch (day) {
int x; // 在 C 中，这里会报错，在 C++ 中，只要在所有 case 之前定义即可。
case 1:
// ...
break;
case 2:
// ...
break;
}
C17 示例 (显式贯穿):
// C17 代码
switch (value) {
case 1:
printf("One\n");
[[fallthrough]]; // 明确告诉编译器和阅读者：这里会贯穿
case 2:
printf("One or Two\n");
break;
}
switch是 C 语言中处理多路分支的有效工具,特别适合基于单个整型变量的值进行选择。break语句是switch的核心，用于防止代码“贯穿”,除非你确实需要这种行为。default分支是一个好习惯,用于处理所有未预料到的情况。- 根据逻辑的复杂性，在
switch和if-else if-else之间做出明智的选择。
