C语言中switch语句的用法与注意事项有哪些？

switch 语句是一种多分支选择结构，它允许一个变量或表达式在多个不同的值之间进行匹配，并根据匹配的值执行对应的代码块，它通常可以替代复杂的 if-else if-else 结构，使代码更清晰、更易读。

switch 语句的基本语法

switch 语句的基本结构如下：

switch (expression) {
    case constant_expression1:
        // 当 expression 的值等于 constant_expression1 时，执行这里的代码
        statement1;
        break; // 可选，但强烈推荐
    case constant_expression2:
        // 当 expression 的值等于 constant_expression2 时，执行这里的代码
        statement2;
        break; // 可选，但强烈推荐
    case constant_expression3:
        // 当 expression 的值等于 constant_expression3 时，执行这里的代码
        statement3;
        break; // 可选，但强烈推荐
    default:
        // expression 的值与所有 case 都不匹配时，执行这里的代码
        default_statement;
        break; // 可选
}

语法详解

switch (expression)

• expression：这是要被测试的表达式，它必须是整型（int, char, short, long 等）或枚举类型。浮点数（float, double）和字符串是不允许的。
• 表达式的值会依次与每个 case 后面的常量表达式进行比较。

case constant_expression:

• constant_expression：这是一个常量表达式（1, 'A', 100），它必须是编译时常量,不能是变量。
• case 标签本身只是一个入口点，当 switch 表达式的值与某个 case 的值匹配时，程序就会从该 case 处开始执行。
• 注意：case 后面的值必须是唯一的,不能有重复。

statement;

• 这是匹配的 case 对应要执行的一条或多条语句。

break;

• 这是 switch 语句中最关键也最容易出错的部分。
• break 语句的作用是立即跳出 switch 语句，防止程序“穿透”（fall through）到下一个 case 中去执行。
• 如果没有 break，程序会从匹配的 case 开始，依次执行后面所有的 case 代码，直到遇到 break 或 switch 语句结束，这种行为被称为“贯穿”或“穿透”，有时可以有意利用它，但大多数情况下都是需要 break 来避免的。

default:

• default 是一个可选的分支，相当于 if-else 结构中的 else。
• 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 分支可以放在 switch 语句的任何位置，但为了代码清晰,通常放在最后。
• default 分支后面也可以有 break，但这不是必需的，因为 default 分支是最后一个分支，执行完自然就会退出 switch。

完整示例

示例 1：基本用法（带 break）

这是一个最常见、最标准的用法,用于处理不同的选项。

#include <stdio.h>
int main() {
    int day = 3;
    switch (day) {
        case 1:
            printf("星期一\n");
            break;
        case 2:
            printf("星期二\n");
            break;
        case 3:
            printf("星期三\n"); // day 的值是 3，匹配这个 case
            break;
        case 4:
            printf("星期四\n");
            break;
        case 5:
            printf("星期五\n");
            break;
        case 6:
            printf("星期六\n");
            break;
        case 7:
            printf("星期日\n");
            break;
        default:
            printf("无效的输入\n"); // day 不在 1-7 之间，执行这里
            break;
    }
    return 0;
}

输出：

星期三

示例 2：“穿透”（Fall Through）现象

这个例子展示了如果没有 break 会发生什么。

#include <stdio.h>
int main() {
    char grade = 'B';
    switch (grade) {
        case 'A':
            printf("优秀！\n");
            break;
        case 'B':
            printf("良好！\n"); // 匹配 'B'，开始执行
        case 'C':
            printf("及格，\n"); // 没有break，继续执行
        case 'D':
            printf("需要努力，\n"); // 没有break，继续执行
        default:
            printf("成绩已录入，\n"); // 没有break，继续执行
    }
    return 0;
}

输出：

良好！
及格。
需要努力。
成绩已录入。

程序从 case 'B' 开始，因为没有 break，所以一路“穿透”执行了后面的所有语句。

示例 3：利用“穿透”特性

虽然不常见，但有时我们可以利用“穿透”特性来简化代码,为多个等级设置相同的处理逻辑。

#include <stdio.h>
int main() {
    char grade = 'C';
    switch (grade) {
        case 'A':
            printf("成绩：A\n");
            break;
        case 'B':
        case 'C': // 如果是 'B' 或 'C'，都会执行这里的代码
            printf("成绩：B 或 C\n");
            break;
        case 'D':
            printf("成绩：D\n");
            break;
        default:
            printf("未知成绩\n");
    }
    return 0;
}

输出：

成绩：B 或 C

switch 与 if-else if-else 的选择

• 如果你要判断的是一个整型变量，并且它的取值是有限的、确定的几个离散值，优先使用 switch。
• 如果你的判断条件涉及范围（如 x > 10）、逻辑组合（如 x > 5 && y < 20），或者判断的是浮点数、字符串，那么你必须使用 if-else。

重要注意事项

1. switch 的表达式必须是整型：int, char, long, enum 都可以，但 float, double, char* (字符串) 不行。
2. case 的值必须是常量：不能是变量，case x: 是错误的，但 case 100: 是正确的。
3. 不要忘记 break：这是初学者最常犯的错误，除非你确实需要“穿透”行为，否则在每个 case 的代码块末尾都加上 break。
4. default 是一个好习惯：即使你认为自己已经覆盖了所有情况，也最好加上 default 分支，用于处理意外情况,这能让程序更健壮。