Книга: C# 4.0: полное руководство

Оператор switch

Оператор switch

Вторым оператором выбора в C# является оператор switch, который обеспечивает многонаправленное ветвление программы. Следовательно, этот оператор позволяет сделать выбор среди нескольких альтернативных вариантов дальнейшего выполнения программы. Несмотря на то что многонаправленная проверка может быть организована с помощью последовательного ряда вложенных операторов if, во многих случаях более эффективным оказывается применение оператора switch. Этот оператор действует следующим образом. Значение выражения последовательно сравнивается с константами выбора из заданного списка. Как только будет обнаружено совпадение с одним из условий выбора, выполняется последовательность операторов, связанных с этим условием. Ниже приведена общая форма оператора switch.
switch(выражение) {
case константа1:
  последовательность операторов
  break;
case константа2:
  последовательность операторов
  break;
case константаЗ:
  последовательность операторов
  break;
.
.
.
default:
  последовательность операторов 
  break;
}

Заданное выражение в операторе switch должно быть целочисленного типа (char, byte, short или int), перечислимого или же строкового. (О перечислениях и символьных строках типа string речь пойдет далее в этой книге.) А выражения других типов, например с плавающей точкой, в операторе switch не допускаются. Зачастую выражение, управляющее оператором switch, просто сводится к одной переменной. Кроме того, константы выбора должны иметь тип, совместимый с типом выражения. В одном операторе switch не допускается наличие двух одинаковых по значению констант выбора.

Последовательность операторов из ветви default выполняется в том случае, если ни одна из констант выбора не совпадает с заданным выражением. Ветвь default не является обязательной. Если же она отсутствует и выражение не совпадает ни с одним из условий выбора, то никаких действий вообще не выполняется. Если же происходит совпадение с одним из условий выбора, то выполняются операторы, связанные с этим условием, вплоть до оператора break.

Ниже приведен пример программы, в котором демонстрируется применение оператора switch.

// Продемонстрировать применение оператора switch.
using System;
class SwitchDemo {
  static void Main() {
    int i;
    for(i=0; i<10; i++)
      switch(i) {
      case 0:
        Console.WriteLine("i равно нулю");
        break;
      case 1:
        Console.WriteLine("i равно единице");
        break;
      case 2:
        Console.WriteLine("i равно двум");
        break;
      case 3:
        Console.WriteLine("i равно трем");
        break;
      case 4:
        Console.WriteLine ("i равно четырем");
        break;
      default:    
        Console.WriteLine("i равно или больше пяти");
        break;
      }
  }
}

Результат выполнения этой программы выглядит следующим образом.

i равно нулю.
i равно единице.
i равно двум.
i равно трем.
i равно четырем.
i равно или больше пяти
i равно или больше пяти
i равно или больше пяти
i равно или больше пяти
i равно или больше пяти

Как видите, на каждом шаге цикла выполняются операторы, связанные с совпадающей константой выбора, в обход всех остальных операторов. Когда же значение переменной i становится равным или больше пяти, то оно не совпадает ни с одной из констант выбора, а следовательно, выполняются операторы из ветви default.

В приведенном выше примере оператором switch управляла переменная i типа int. Как пояснялось ранее, для управления оператором switch может быть использовано выражений любого целочисленного типа, включая и char. Ниже приведен пример применения выражения и констант выбора типа char в операторе switch.
// Использовать элементы типа char для управления оператором switch.
using System;
class SwitchDemo2 {
  static void Main() {
    char ch;
    for(ch='A'; ch<= 'E'; ch++)
      switch (ch) {
      case 'A':
        Console.WriteLine("ch содержит A");
        break;
      case 'B':
        Console.WriteLine("ch содержит В");
        break;
      case 'C':
        Console.WriteLine("ch содержит С");
        break;
      case 'D' :
        Console.WriteLine("ch содержит D");
        break;
      case 'E':
        Console.WriteLine("ch содержит E");
        break;
      }
  }
}

Вот какой результат дает выполнение этой программы.

ch содержит А
ch содержит В
ch содержит С
ch содержит D
ch содержит Е

Обратите в данном примере внимание на отсутствие ветви default в операторе switch. Напомним, что ветвь default не является обязательной. Когда она не нужна, ее можно просто опустить.

Переход последовательности операторов, связанных с одной ветвью case, в следующую ветвь case считается ошибкой, поскольку в C# должно непременно соблюдаться правило недопущения "провалов" в передаче управления ходом выполнения программы. Именно поэтому последовательность операторов в каждой ветви case оператора switch оканчивается оператором break. (Избежать подобных "провалов", можно также с помощью оператора безусловного перехода goto, рассматриваемого далее в этой главе, но для данной цели чаще применяется оператор break.) Когда в последовательности операторов отдельной ветви case встречается оператор break, происходит выход не только из этой ветви, но из всего оператора switch, а выполнение программы возобновляется со следующего оператора, находящегося за пределами оператора switch. Последовательность операторов в ветви default также должна быть лишена ''провалов", поэтому она завершается, как правило, оператором break.

Правило недопущения "провалов" относится к тем особенностям языка С#, которыми он отличается от С, C++ и Java. В этих языках программирования одна ветвь case может переходить (т.е. "проваливаться") в другую. Данное правило установлено в C# для ветвей case по двум причинам. Во-первых, оно дает компилятору возможность свободно изменять порядок следования последовательностей операторов из ветвей case для целей оптимизации. Такая реорганизация была бы невозможной, если бы одна ветвь case могла переходить в другую. И во-вторых, требование завершать каждую ветвь case явным образом исключает непроизвольные ошибки программирования, допускающие переход одной ветви case в другую.

Несмотря на то что правило недопущения "провалов" не допускает переход одной ветви case в другую, в двух или более ветвях case все же разрешается ссылаться с помощью меток на одну и ту же кодовую последовательность, как показано в следующем примере программы.

// Пример "проваливания" пустых ветвей case.
using System;
class EmptyCasesCanFall {
  static void Main() {
    int i;
    for(i=1; i < 5; i++)
      switch(i) {
      case 1:
      case 2:
      case 3:
        Console.WriteLine("i равно 1, 2 или 3");
        break;
      case 4:
        Console.WriteLine("i равно 4");
        break;
      }
  }
}

Ниже приведен результат выполнения этой программы.

i равно 1, 2 или 3
i равно 1, 2 или 3
i равно 1, 2 или 3
i равно 4

Если значение переменной i в данном примере равно 1, 2 или 3, то выполняется первый оператор, содержащий вызов метода WriteLine(). Такое расположение нескольких меток ветвей case подряд не нарушает правило недопущения "провалов"; поскольку во всех этих ветвях используется одна и та же последовательность операторов.

Расположение нескольких меток ветвей case подряд зачастую применяется в том случае, если у нескольких ветвей имеется общий код. Благодаря этому исключается излишнее дублирование кодовых последовательностей.

Один оператор switch может быть частью последовательности операторов другого, внешнего оператора switch. И такой оператор switch называется вложенным. Константы выбора внутреннего и внешнего операторов switch могут содержать общие значения, не вызывая никаких конфликтов. Например, следующий фрагмент кода является вполне допустимым.

switch(ch1) {
case 'A':
  Console.WriteLine("Эта ветвь А — часть " +
             "внешнего оператора switch.");
  switch(ch2) {
  case 'A':
    Console.WriteLine("Эта ветвь A — часть " +
              "внутреннего оператора switch");
    break;
  case 'В': // ...
  } // конец внутреннего оператора switch
  break;
case 'В': // ...

Оглавление книги